9b88cdc904ad544130c56f119223bf91b8a72e8f
[alexxy/gromacs.git] / docs / install-guide / index.rst
1 .. Note that this must be a single rst file in order for Sphinx
2    to build into into a single plain-text file to place in the
3    installation tarball.
4
5 .. _install guide:
6
7 ******************
8 Installation guide
9 ******************
10
11 .. highlight:: bash
12
13 Introduction to building |Gromacs|
14 ----------------------------------
15
16 These instructions pertain to building |Gromacs|
17 |version|. You might also want to check the `up-to-date installation instructions`_.
18
19 Quick and dirty installation
20 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
21 1. Get the latest version of your C and C++ compilers.
22 2. Check that you have CMake version |CMAKE_MINIMUM_REQUIRED_VERSION| or later.
23 3. Get and unpack the latest version of the |Gromacs| tarball.
24 4. Make a separate build directory and change to it.
25 5. Run ``cmake`` with the path to the source as an argument
26 6. Run ``make``, ``make check``, and ``make install``
27 7. Source ``GMXRC`` to get access to |Gromacs|
28
29 Or, as a sequence of commands to execute:
30
31 .. parsed-literal::
32
33     tar xfz gromacs-|version|.tar.gz
34     cd gromacs-|version|
35     mkdir build
36     cd build
37     cmake .. -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON -DREGRESSIONTEST_DOWNLOAD=ON
38     make
39     make check
40     sudo make install
41     source /usr/local/gromacs/bin/GMXRC
42
43 This will download and build first the prerequisite FFT library
44 followed by |Gromacs|. If you already have FFTW installed, you can
45 remove that argument to ``cmake``. Overall, this build of |Gromacs|
46 will be correct and reasonably fast on the machine upon which
47 ``cmake`` ran. On another machine, it may not run, or may not run
48 fast. If you want to get the maximum value for your hardware with
49 |Gromacs|, you will have to read further. Sadly, the interactions of
50 hardware, libraries, and compilers are only going to continue to get
51 more complex.
52
53 Quick and dirty cluster installation
54 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
55
56 On a cluster where users are expected to be running across multiple
57 nodes using MPI, make one installation similar to the above, and
58 another using an MPI wrapper compiler and which is `building only
59 mdrun`_, because that is the only component of |Gromacs| that uses
60 MPI. The latter will install a single simulation engine binary,
61 i.e. ``mdrun_mpi`` when the default suffix is used. Hence it is safe
62 and common practice to install this into the same location where
63 the non-MPI build is installed.
64
65 Typical installation
66 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
67
68 As above, and with further details below, but you should consider
69 using the following `CMake options`_ with the
70 appropriate value instead of ``xxx`` :
71
72 * ``-DCMAKE_C_COMPILER=xxx`` equal to the name of the C99 `Compiler`_ you wish to use (or the environment variable ``CC``)
73 * ``-DCMAKE_CXX_COMPILER=xxx`` equal to the name of the C++98 `compiler`_ you wish to use (or the environment variable ``CXX``)
74 * ``-DGMX_MPI=on`` to build using `MPI support`_ (generally good to combine with `building only mdrun`_)
75 * ``-DGMX_GPU=on`` to build using nvcc to run using NVIDIA `CUDA GPU acceleration`_ or an OpenCL_ GPU
76 * ``-DGMX_USE_OPENCL=on`` to build with OpenCL_ support enabled. ``GMX_GPU`` must also be set.
77 * ``-DGMX_SIMD=xxx`` to specify the level of `SIMD support`_ of the node on which |Gromacs| will run
78 * ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=on`` for `building only mdrun`_, e.g. for compute cluster back-end nodes
79 * ``-DGMX_DOUBLE=on`` to build |Gromacs| in double precision (slower, and not normally useful)
80 * ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=xxx`` to add a non-standard location for CMake to `search for libraries, headers or programs`_
81 * ``-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=xxx`` to install |Gromacs| to a `non-standard location`_ (default ``/usr/local/gromacs``)
82 * ``-DBUILD_SHARED_LIBS=off`` to turn off the building of shared libraries to help with `static linking`_
83 * ``-DGMX_FFT_LIBRARY=xxx`` to select whether to use ``fftw3``, ``mkl`` or ``fftpack`` libraries for `FFT support`_
84 * ``-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug`` to build |Gromacs| in debug mode
85
86 Building older versions
87 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
88
89 Installation instructions for old |Gromacs| versions can be found at
90 the |Gromacs| `documentation page
91 <http://manual.gromacs.org/documentation>`_.
92
93 Prerequisites
94 -------------
95
96 Platform
97 ^^^^^^^^
98
99 |Gromacs| can be compiled for many operating systems and
100 architectures.  These include any distribution of Linux, Mac OS X or
101 Windows, and architectures including x86, AMD64/x86-64, several
102 PowerPC including POWER8, ARM v7, ARM v8, and SPARC VIII.
103
104 Compiler
105 ^^^^^^^^
106
107 |Gromacs| can be compiled on any platform with ANSI C99 and C++11
108 compilers, and their respective standard C/C++ libraries. Good
109 performance on an OS and architecture requires choosing a good
110 compiler. We recommend gcc, because it is free, widely available and
111 frequently provides the best performance.
112
113 You should strive to use the most recent version of your
114 compiler. Since we require full C++11 support the minimum supported
115 compiler versions are
116
117 * GNU (gcc) 4.8.1
118 * Intel (icc) 17.0.1
119 * LLVM (clang) 3.3
120 * Microsoft (MSVC) 2017
121
122 Other compilers may work (Cray, Pathscale, older clang) but do
123 not offer competitive performance. We recommend against PGI because
124 the performance with C++ is very bad.
125
126 The xlc compiler is not supported and has not been tested on POWER
127 architectures for |Gromacs|\ -\ |version|. We recommend to use the gcc
128 compiler instead, as it is being extensively tested.
129
130 You may also need the most recent version of other compiler toolchain
131 components beside the compiler itself (e.g. assembler or linker);
132 these are often shipped by your OS distribution's binutils package.
133
134 C++11 support requires adequate support in both the compiler and the
135 C++ library. The gcc and MSVC compilers include their own standard
136 libraries and require no further configuration. For configuration of
137 other compilers, read on.
138
139 On Linux, both the Intel and clang compiler use the libstdc++ which
140 comes with gcc as the default C++ library. For |Gromacs|, we require
141 the compiler to support libstc++ version 4.8.1 or higher. To select a
142 particular libstdc++ library, use:
143
144 * For Intel: ``-DGMX_STDLIB_CXX_FLAGS=-gcc-name=/path/to/gcc/binary``
145   or make sure that the correct gcc version is first in path (e.g. by
146   loading the gcc module). It can also be useful to add
147   ``-DCMAKE_CXX_LINK_FLAGS="-Wl,-rpath,/path/to/gcc/lib64
148   -L/path/to/gcc/lib64"`` to ensure linking works correctly.
149 * For clang:
150   ``-DCMAKE_CXX_FLAGS=--gcc-toolchain=/path/to/gcc/folder``. This
151   folder should contain ``include/c++``.
152
153 On Windows with the Intel compiler, the MSVC standard library is used,
154 and at least MSVC 2017 is required. Load the enviroment variables with
155 vcvarsall.bat.
156
157 To build with any compiler and clang's libcxx standard library, use
158 ``-DGMX_STDLIB_CXX_FLAGS=-stdlib=libc++
159 -DGMX_STDLIB_LIBRARIES='-lc++abi -lc++'``.
160
161 If you are running on Mac OS X, the best option is the Intel
162 compiler. Both clang and gcc will work, but they produce lower
163 performance and each have some shortcomings. clang 3.8 now offers
164 support for OpenMP, and so may provide decent performance.
165
166 For all non-x86 platforms, your best option is typically to use gcc or
167 the vendor's default or recommended compiler, and check for
168 specialized information below.
169
170 For updated versions of gcc to add to your Linux OS, see
171
172 * Ubuntu: `Ubuntu toolchain ppa page`_
173 * RHEL/CentOS: `EPEL page`_ or the RedHat Developer Toolset
174
175 Compiling with parallelization options
176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
177
178 For maximum performance you will need to examine how you will use
179 |Gromacs| and what hardware you plan to run on. Often OpenMP_
180 parallelism is an advantage for |Gromacs|, but support for this is
181 generally built into your compiler and detected automatically.
182
183 GPU support
184 ~~~~~~~~~~~
185
186 |Gromacs| has excellent support for NVIDIA GPUs supported via CUDA.
187 On Linux, NVIDIA CUDA_ toolkit with minimum version |REQUIRED_CUDA_VERSION|
188 is required, and the latest version is strongly encouraged. Using
189 Microsoft MSVC compiler requires version 9.0. NVIDIA GPUs with at
190 least NVIDIA compute capability |REQUIRED_CUDA_COMPUTE_CAPABILITY| are
191 required. You are strongly recommended to
192 get the latest CUDA version and driver that supports your hardware, but
193 beware of possible performance regressions in newer CUDA versions on
194 older hardware. Note that compute capability 2.0 (Fermi)
195 devices are no longer supported from CUDA 9.0 and later.
196 While some CUDA compilers (nvcc) might not
197 officially support recent versions of gcc as the back-end compiler, we
198 still recommend that you at least use a gcc version recent enough to
199 get the best SIMD support for your CPU, since |Gromacs| always runs some
200 code on the CPU. It is most reliable to use the same C++ compiler
201 version for |Gromacs| code as used as the host compiler for nvcc.
202
203 To make it possible to use other accelerators, |Gromacs| also includes
204 OpenCL_ support. The minimum OpenCL version required is
205 |REQUIRED_OPENCL_MIN_VERSION|. The current OpenCL implementation is recommended for
206 use with GCN-based AMD GPUs, on Linux we recommend the ROCm runtime.
207 For Intel GPUs it is required to compile with ``-DGMX_OCL_NB_CLUSTER_SIZE=4`` and
208 the `Neo driver <https://github.com/intel/compute-runtime/releases>`_ is recommended.
209 It is also supported with NVIDIA GPUs, but using
210 the latest NVIDIA driver (which includes the NVIDIA OpenCL runtime) is
211 recommended. Also note that there are performance limitations (inherent
212 to the NVIDIA OpenCL runtime).
213 It is not possible to configure both CUDA and OpenCL
214 support in the same version of |Gromacs|.
215
216 .. _mpi-support:
217
218 MPI support
219 ~~~~~~~~~~~
220
221 |Gromacs| can run in parallel on multiple cores of a single
222 workstation using its built-in thread-MPI. No user action is required
223 in order to enable this.
224
225 If you wish to run in parallel on multiple machines across a network,
226 you will need to have
227
228 * an MPI library installed that supports the MPI 1.3
229   standard, and
230 * wrapper compilers that will compile code using that library.
231
232 The |Gromacs| team recommends OpenMPI_ version
233 1.6 (or higher), MPICH_ version 1.4.1 (or
234 higher), or your hardware vendor's MPI installation. The most recent
235 version of either of these is likely to be the best. More specialized
236 networks might depend on accelerations only available in the vendor's
237 library. LAM-MPI_ might work, but since it has
238 been deprecated for years, it is not supported.
239
240 CMake
241 ^^^^^
242
243 |Gromacs| builds with the CMake build system, requiring at least
244 version |CMAKE_MINIMUM_REQUIRED_VERSION|. You can check whether
245 CMake is installed, and what version it is, with ``cmake
246 --version``. If you need to install CMake, then first check whether
247 your platform's package management system provides a suitable version,
248 or visit the `CMake installation page`_ for pre-compiled binaries,
249 source code and installation instructions. The |Gromacs| team
250 recommends you install the most recent version of CMake you can.
251
252 .. _FFT support:
253
254 Fast Fourier Transform library
255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
256
257 Many simulations in |Gromacs| make extensive use of fast Fourier
258 transforms, and a software library to perform these is always
259 required. We recommend FFTW_ (version 3 or higher only) or Intel
260 MKL_. The choice of library can be set with ``cmake
261 -DGMX_FFT_LIBRARY=<name>``, where ``<name>`` is one of ``fftw3``,
262 ``mkl``, or ``fftpack``. FFTPACK is bundled with |Gromacs| as a
263 fallback, and is acceptable if simulation performance is not a
264 priority. When choosing MKL, |Gromacs| will also use MKL for BLAS and
265 LAPACK (see `linear algebra libraries`_). Generally, there is no
266 advantage in using MKL with |Gromacs|, and FFTW is often faster.
267 With PME GPU offload support using CUDA, a GPU-based FFT library
268 is required. The CUDA-based GPU FFT library cuFFT is part of the
269 CUDA toolkit (required for all CUDA builds) and therefore no additional
270 software component is needed when building with CUDA GPU acceleration.
271
272 Using FFTW
273 ~~~~~~~~~~
274
275 FFTW_ is likely to be available for your platform via its package
276 management system, but there can be compatibility and significant
277 performance issues associated with these packages. In particular,
278 |Gromacs| simulations are normally run in "mixed" floating-point
279 precision, which is suited for the use of single precision in
280 FFTW. The default FFTW package is normally in double
281 precision, and good compiler options to use for FFTW when linked to
282 |Gromacs| may not have been used. Accordingly, the |Gromacs| team
283 recommends either
284
285 * that you permit the |Gromacs| installation to download and
286   build FFTW from source automatically for you (use
287   ``cmake -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON``), or
288 * that you build FFTW from the source code.
289
290 If you build FFTW from source yourself, get the most recent version
291 and follow the `FFTW installation guide`_. Choose the precision for
292 FFTW (i.e. single/float vs. double) to match whether you will later
293 use mixed or double precision for |Gromacs|. There is no need to
294 compile FFTW with threading or MPI support, but it does no harm. On
295 x86 hardware, compile with *both* ``--enable-sse2`` and
296 ``--enable-avx`` for FFTW-3.3.4 and earlier. From FFTW-3.3.5, you
297 should also add ``--enable-avx2`` also. On Intel processors supporting
298 512-wide AVX, including KNL, add ``--enable-avx512`` also.
299 FFTW will create a fat library with codelets for all different instruction sets,
300 and pick the fastest supported one at runtime.
301 On ARM architectures with NEON SIMD support and IBM Power8 and later, you
302 definitely want version 3.3.5 or later,
303 and to compile it with ``--enable-neon`` and ``--enable-vsx``, respectively, for
304 SIMD support. If you are using a Cray, there is a special modified
305 (commercial) version of FFTs using the FFTW interface which can be
306 slightly faster.
307
308 Using MKL
309 ~~~~~~~~~
310
311 Use MKL bundled with Intel compilers by setting up the compiler
312 environment, e.g., through ``source /path/to/compilervars.sh intel64``
313 or similar before running CMake including setting
314 ``-DGMX_FFT_LIBRARY=mkl``.
315
316 If you need to customize this further, use
317
318 ::
319
320     cmake -DGMX_FFT_LIBRARY=mkl \
321           -DMKL_LIBRARIES="/full/path/to/libone.so;/full/path/to/libtwo.so" \
322           -DMKL_INCLUDE_DIR="/full/path/to/mkl/include"
323
324 The full list and order(!) of libraries you require are found in Intel's MKL documentation for your system.
325
326 Other optional build components
327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
328
329 * Run-time detection of hardware capabilities can be improved by
330   linking with hwloc, which is automatically enabled if detected.
331 * Hardware-optimized BLAS and LAPACK libraries are useful
332   for a few of the |Gromacs| utilities focused on normal modes and
333   matrix manipulation, but they do not provide any benefits for normal
334   simulations. Configuring these is discussed at
335   `linear algebra libraries`_.
336 * The built-in |Gromacs| trajectory viewer ``gmx view`` requires X11 and
337   Motif/Lesstif libraries and header files. You may prefer to use
338   third-party software for visualization, such as VMD_ or PyMol_.
339 * An external TNG library for trajectory-file handling can be used
340   by setting ``-DGMX_EXTERNAL_TNG=yes``, but TNG
341   |GMX_TNG_MINIMUM_REQUIRED_VERSION| is bundled in the |Gromacs|
342   source already.
343 * The lmfit library for Levenberg-Marquardt curve fitting is used in
344   |Gromacs|. Only lmfit |GMX_LMFIT_REQUIRED_VERSION| is supported.  A
345   reduced version of that library is bundled in the |Gromacs|
346   distribution, and the default build uses it. That default may be
347   explicitly enabled with ``-DGMX_USE_LMFIT=internal``. To use an
348   external lmfit library, set ``-DGMX_USE_LMFIT=external``, and adjust
349   ``CMAKE_PREFIX_PATH`` as needed.  lmfit support can be disabled with
350   ``-DGMX_USE_LMFIT=none``.
351 * zlib is used by TNG for compressing some kinds of trajectory data
352 * Building the |Gromacs| documentation is optional, and requires
353   ImageMagick, pdflatex, bibtex, doxygen, python 2.7, sphinx
354   |EXPECTED_SPHINX_VERSION|, and pygments.
355 * The |Gromacs| utility programs often write data files in formats
356   suitable for the Grace plotting tool, but it is straightforward to
357   use these files in other plotting programs, too.
358
359 Doing a build of |Gromacs|
360 --------------------------
361
362 This section will cover a general build of |Gromacs| with CMake_, but it
363 is not an exhaustive discussion of how to use CMake. There are many
364 resources available on the web, which we suggest you search for when
365 you encounter problems not covered here. The material below applies
366 specifically to builds on Unix-like systems, including Linux, and Mac
367 OS X. For other platforms, see the specialist instructions below.
368
369 .. _configure-cmake:
370
371 Configuring with CMake
372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
373
374 CMake will run many tests on your system and do its best to work out
375 how to build |Gromacs| for you. If your build machine is the same as
376 your target machine, then you can be sure that the defaults and
377 detection will be pretty good. However, if you want to control aspects
378 of the build, or you are compiling on a cluster head node for back-end
379 nodes with a different architecture, there are a few things you
380 should consider specifying.
381
382 The best way to use CMake to configure |Gromacs| is to do an
383 "out-of-source" build, by making another directory from which you will
384 run CMake. This can be outside the source directory, or a subdirectory
385 of it. It also means you can never corrupt your source code by trying
386 to build it! So, the only required argument on the CMake command line
387 is the name of the directory containing the ``CMakeLists.txt`` file of
388 the code you want to build. For example, download the source tarball
389 and use
390
391 .. parsed-literal::
392
393     tar xfz gromacs-|version|.tgz
394     cd gromacs-|version|
395     mkdir build-gromacs
396     cd build-gromacs
397     cmake ..
398
399 You will see ``cmake`` report a sequence of results of tests and
400 detections done by the |Gromacs| build system. These are written to the
401 ``cmake`` cache, kept in ``CMakeCache.txt``. You can edit this file by
402 hand, but this is not recommended because you could make a mistake.
403 You should not attempt to move or copy this file to do another build,
404 because file paths are hard-coded within it. If you mess things up,
405 just delete this file and start again with ``cmake``.
406
407 If there is a serious problem detected at this stage, then you will see
408 a fatal error and some suggestions for how to overcome it. If you are
409 not sure how to deal with that, please start by searching on the web
410 (most computer problems already have known solutions!) and then
411 consult the gmx-users mailing list. There are also informational
412 warnings that you might like to take on board or not. Piping the
413 output of ``cmake`` through ``less`` or ``tee`` can be
414 useful, too.
415
416 Once ``cmake`` returns, you can see all the settings that were chosen
417 and information about them by using e.g. the curses interface
418
419 ::
420
421     ccmake ..
422
423 You can actually use ``ccmake`` (available on most Unix platforms)
424 directly in the first step, but then
425 most of the status messages will merely blink in the lower part
426 of the terminal rather than be written to standard output. Most platforms
427 including Linux, Windows, and Mac OS X even have native graphical user interfaces for
428 ``cmake``, and it can create project files for almost any build environment
429 you want (including Visual Studio or Xcode).
430 Check out `running CMake`_ for
431 general advice on what you are seeing and how to navigate and change
432 things. The settings you might normally want to change are already
433 presented. You may make changes, then re-configure (using ``c``), so that it
434 gets a chance to make changes that depend on yours and perform more
435 checking. It may take several configuration passes to reach the desired
436 configuration, in particular if you need to resolve errors.
437
438 When you have reached the desired configuration with ``ccmake``, the
439 build system can be generated by pressing ``g``.  This requires that the previous
440 configuration pass did not reveal any additional settings (if it did, you need
441 to configure once more with ``c``).  With ``cmake``, the build system is generated
442 after each pass that does not produce errors.
443
444 You cannot attempt to change compilers after the initial run of
445 ``cmake``. If you need to change, clean up, and start again.
446
447 .. _non-standard location:
448
449 Where to install |Gromacs|
450 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
451
452 |Gromacs| is installed in the directory to which
453 ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` points. It may not be the source directory or
454 the build directory.  You require write permissions to this
455 directory. Thus, without super-user privileges,
456 ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` will have to be within your home directory.
457 Even if you do have super-user privileges, you should use them only
458 for the installation phase, and never for configuring, building, or
459 running |Gromacs|!
460
461 .. _cmake options:
462
463 Using CMake command-line options
464 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
465
466 Once you become comfortable with setting and changing options, you may
467 know in advance how you will configure |Gromacs|. If so, you can speed
468 things up by invoking ``cmake`` and passing the various options at once
469 on the command line. This can be done by setting cache variable at the
470 cmake invocation using ``-DOPTION=VALUE``. Note that some
471 environment variables are also taken into account, in particular
472 variables like ``CC`` and ``CXX``.
473
474 For example, the following command line
475
476 ::
477
478     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DGMX_MPI=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/marydoe/programs
479
480 can be used to build with CUDA GPUs, MPI and install in a custom
481 location. You can even save that in a shell script to make it even
482 easier next time. You can also do this kind of thing with ``ccmake``,
483 but you should avoid this, because the options set with ``-D`` will not
484 be able to be changed interactively in that run of ``ccmake``.
485
486 SIMD support
487 ~~~~~~~~~~~~
488
489 |Gromacs| has extensive support for detecting and using the SIMD
490 capabilities of many modern HPC CPU architectures. If you are building
491 |Gromacs| on the same hardware you will run it on, then you don't need
492 to read more about this, unless you are getting configuration warnings
493 you do not understand. By default, the |Gromacs| build system will
494 detect the SIMD instruction set supported by the CPU architecture (on
495 which the configuring is done), and thus pick the best
496 available SIMD parallelization supported by |Gromacs|. The build system
497 will also check that the compiler and linker used also support the
498 selected SIMD instruction set and issue a fatal error if they
499 do not.
500
501 Valid values are listed below, and the applicable value with the
502 largest number in the list is generally the one you should choose.
503 In most cases, choosing an inappropriate higher number will lead
504 to compiling a binary that will not run. However, on a number of
505 processor architectures choosing the highest supported value can
506 lead to performance loss, e.g. on Intel Skylake-X/SP and AMD Zen.
507
508 1. ``None`` For use only on an architecture either lacking SIMD,
509    or to which |Gromacs| has not yet been ported and none of the
510    options below are applicable.
511 2. ``SSE2`` This SIMD instruction set was introduced in Intel
512    processors in 2001, and AMD in 2003. Essentially all x86
513    machines in existence have this, so it might be a good choice if
514    you need to support dinosaur x86 computers too.
515 3. ``SSE4.1`` Present in all Intel core processors since 2007,
516    but notably not in AMD Magny-Cours. Still, almost all recent
517    processors support this, so this can also be considered a good
518    baseline if you are content with slow simulations and prefer
519    portability between reasonably modern processors.
520 4. ``AVX_128_FMA`` AMD Bulldozer, Piledriver (and later Family 15h) processors have this.
521 5. ``AVX_256`` Intel processors since Sandy Bridge (2011). While this
522    code will work on the  AMD Bulldozer and Piledriver processors, it is significantly less
523    efficient than the ``AVX_128_FMA`` choice above - do not be fooled
524    to assume that 256 is better than 128 in this case.
525 6. ``AVX2_128`` AMD Zen microarchitecture processors (2017);
526    it will enable AVX2 with 3-way fused multiply-add instructions.
527    While the Zen microarchitecture does support 256-bit AVX2 instructions,
528    hence ``AVX2_256`` is also supported, 128-bit will generally be faster,
529    in particular when the non-bonded tasks run on the CPU -- hence
530    the default ``AVX2_128``. With GPU offload however ``AVX2_256``
531    can be faster on Zen processors.
532 7. ``AVX2_256`` Present on Intel Haswell (and later) processors (2013),
533    and it will also enable Intel 3-way fused multiply-add instructions.
534 8. ``AVX_512`` Skylake-X desktop and Skylake-SP Xeon processors (2017);
535    it will generally be fastest on the higher-end desktop and server
536    processors with two 512-bit fused multiply-add units (e.g. Core i9
537    and Xeon Gold). However, certain desktop and server models
538    (e.g. Xeon Bronze and Silver) come with only one AVX512 FMA unit
539    and therefore on these processors ``AVX2_256`` is faster
540    (compile- and runtime checks try to inform about such cases).
541    Additionally, with GPU accelerated runs ``AVX2_256`` can also be
542    faster on high-end Skylake CPUs with both 512-bit FMA units enabled.
543 9. ``AVX_512_KNL`` Knights Landing Xeon Phi processors
544 10. ``Sparc64_HPC_ACE`` Fujitsu machines like the K computer have this.
545 11. ``IBM_VMX`` Power6 and similar Altivec processors have this.
546 12. ``IBM_VSX`` Power7, Power8 and later have this.
547 13. ``ARM_NEON`` 32-bit ARMv7 with NEON support.
548 14. ``ARM_NEON_ASIMD`` 64-bit ARMv8 and later.
549
550 The CMake configure system will check that the compiler you have
551 chosen can target the architecture you have chosen. mdrun will check
552 further at runtime, so if in doubt, choose the lowest number you
553 think might work, and see what mdrun says. The configure system also
554 works around many known issues in many versions of common HPC
555 compilers.
556
557 A further ``GMX_SIMD=Reference`` option exists, which is a special
558 SIMD-like implementation written in plain C that developers can use
559 when developing support in |Gromacs| for new SIMD architectures. It is
560 not designed for use in production simulations, but if you are using
561 an architecture with SIMD support to which |Gromacs| has not yet been
562 ported, you may wish to try this option instead of the default
563 ``GMX_SIMD=None``, as it can often out-perform this when the
564 auto-vectorization in your compiler does a good job. And post on the
565 |Gromacs| mailing lists, because |Gromacs| can probably be ported for new
566 SIMD architectures in a few days.
567
568 CMake advanced options
569 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
570
571 The options that are displayed in the default view of ``ccmake`` are
572 ones that we think a reasonable number of users might want to consider
573 changing. There are a lot more options available, which you can see by
574 toggling the advanced mode in ``ccmake`` on and off with ``t``. Even
575 there, most of the variables that you might want to change have a
576 ``CMAKE_`` or ``GMX_`` prefix. There are also some options that will be
577 visible or not according to whether their preconditions are satisfied.
578
579 .. _search for libraries, headers or programs:
580
581 Helping CMake find the right libraries, headers, or programs
582 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
583
584 If libraries are installed in non-default locations their location can
585 be specified using the following variables:
586
587 * ``CMAKE_INCLUDE_PATH`` for header files
588 * ``CMAKE_LIBRARY_PATH`` for libraries
589 * ``CMAKE_PREFIX_PATH`` for header, libraries and binaries
590   (e.g. ``/usr/local``).
591
592 The respective ``include``, ``lib``, or ``bin`` is
593 appended to the path. For each of these variables, a list of paths can
594 be specified (on Unix, separated with ":"). These can be set as
595 enviroment variables like:
596
597 ::
598
599     CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/fftw:/opt/cuda cmake ..
600
601 (assuming ``bash`` shell). Alternatively, these variables are also
602 ``cmake`` options, so they can be set like
603 ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=/opt/fftw:/opt/cuda``.
604
605 The ``CC`` and ``CXX`` environment variables are also useful
606 for indicating to ``cmake`` which compilers to use. Similarly,
607 ``CFLAGS``/``CXXFLAGS`` can be used to pass compiler
608 options, but note that these will be appended to those set by
609 |Gromacs| for your build platform and build type. You can customize
610 some of this with advanced CMake options such as ``CMAKE_C_FLAGS``
611 and its relatives.
612
613 See also the page on `CMake environment variables`_.
614
615 .. _CUDA GPU acceleration:
616
617 CUDA GPU acceleration
618 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
619
620 If you have the CUDA_ Toolkit installed, you can use ``cmake`` with:
621
622 ::
623
624     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DCUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR=/usr/local/cuda
625
626 (or whichever path has your installation). In some cases, you might
627 need to specify manually which of your C++ compilers should be used,
628 e.g. with the advanced option ``CUDA_HOST_COMPILER``.
629
630 To make it
631 possible to get best performance from NVIDIA Tesla and Quadro GPUs,
632 you should install the `GPU Deployment Kit
633 <https://developer.nvidia.com/gpu-deployment-kit>`_ and configure
634 |Gromacs| to use it by setting the CMake variable
635 ``-DGPU_DEPLOYMENT_KIT_ROOT_DIR=/path/to/your/kit``. The NVML support
636 is most useful if
637 ``nvidia-smi --applications-clocks-permission=UNRESTRICTED`` is run
638 (as root). When application clocks permissions are unrestricted, the
639 GPU clock speed can be increased automatically, which increases the
640 GPU kernel performance roughly proportional to the clock
641 increase. When using |Gromacs| on suitable GPUs under restricted
642 permissions, clocks cannot be changed, and in that case informative
643 log file messages will be produced. Background details can be found at
644 this `NVIDIA blog post
645 <http://devblogs.nvidia.com/parallelforall/increase-performance-gpu-boost-k80-autoboost/>`_.
646 NVML support is only available if detected, and may be disabled by
647 turning off the ``GMX_USE_NVML`` CMake advanced option.
648
649 By default, code will be generated for the most common CUDA architectures.
650 However, to reduce build time and binary size we do not generate code for
651 every single possible architecture, which in rare cases (say, Tegra systems)
652 can result in the default build not being able to use some GPUs.
653 If this happens, or if you want to remove some architectures to reduce
654 binary size and build time, you can alter the target CUDA architectures.
655 This can be done either with the ``GMX_CUDA_TARGET_SM`` or
656 ``GMX_CUDA_TARGET_COMPUTE`` CMake variables, which take a semicolon delimited
657 string with the two digit suffixes of CUDA (virtual) architectures names, for
658 instance "35;50;51;52;53;60". For details, see the "Options for steering GPU
659 code generation" section of the nvcc man / help or Chapter 6. of the nvcc
660 manual.
661
662 The GPU acceleration has been tested on AMD64/x86-64 platforms with
663 Linux, Mac OS X and Windows operating systems, but Linux is the
664 best-tested and supported of these. Linux running on POWER 8, ARM v7 and v8
665 CPUs also works well.
666
667 Experimental support is available for compiling CUDA code, both for host and
668 device, using clang (version 3.9 or later).
669 A CUDA toolkit (>= v7.0) is still required but it is used only for GPU device code
670 generation and to link against the CUDA runtime library.
671 The clang CUDA support simplifies compilation and provides benefits for development
672 (e.g. allows the use code sanitizers in CUDA host-code).
673 Additionally, using clang for both CPU and GPU compilation can be beneficial
674 to avoid compatibility issues between the GNU toolchain and the CUDA toolkit.
675 clang for CUDA can be triggered using the ``GMX_CLANG_CUDA=ON`` CMake option.
676 Target architectures can be selected with  ``GMX_CUDA_TARGET_SM``,
677 virtual architecture code is always embedded for all requested architectures
678 (hence GMX_CUDA_TARGET_COMPUTE is ignored).
679 Note that this is mainly a developer-oriented feature and it is not recommended
680 for production use as the performance can be significantly lower than that
681 of code compiled with nvcc (and it has also received less testing).
682 However, note that with clang 5.0 the performance gap is significantly narrowed
683 (at the time of writing, about 20% slower GPU kernels), so this version
684 could be considered in non performance-critical use-cases.
685
686
687 OpenCL GPU acceleration
688 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
689
690 The primary target of the |Gromacs| OpenCL support is accelerating simulations
691 on AMD hardware, both discrete GPUs and APUs (integrated CPU+GPU chips).
692 The |Gromacs| OpenCL on NVIDIA GPUs works, but performance
693 and other limitations make it less practical (for details see the user guide).
694
695 To build |Gromacs| with OpenCL_ support enabled, two components are
696 required: the OpenCL_ headers and the wrapper library that acts
697 as a client driver loader (so-called ICD loader).
698 The additional, runtime-only dependency is the vendor-specific GPU driver
699 for the device targeted. This also contains the OpenCL_ compiler.
700 As the GPU compute kernels are compiled  on-demand at run time,
701 this vendor-specific compiler and driver is not needed for building |Gromacs|.
702 The former, compile-time dependencies are standard components,
703 hence stock versions can be obtained from most Linux distribution
704 repositories (e.g. ``opencl-headers`` and ``ocl-icd-libopencl1`` on Debian/Ubuntu).
705 Only the compatibility with the required OpenCL_ version |REQUIRED_OPENCL_MIN_VERSION|
706 needs to be ensured.
707 Alternatively, the headers and library can also be obtained from vendor SDKs
708 (e.g. `from AMD <http://developer.amd.com/appsdk>`_),
709 which must be installed in a path found in ``CMAKE_PREFIX_PATH`` (or via the environment
710 variables ``AMDAPPSDKROOT`` or ``CUDA_PATH``).
711
712 To trigger an OpenCL_ build the following CMake flags must be set
713
714 ::
715
716     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DGMX_USE_OPENCL=ON
717
718 On Mac OS, an AMD GPU can be used only with OS version 10.10.4 and
719 higher; earlier OS versions are known to run incorrectly.
720
721 By default, any clFFT library on the system will be used with
722 |Gromacs|, but if none is found then the code will fall back on a
723 version bundled with |Gromacs|. To require |Gromacs| to link with an
724 external library, use
725
726 ::
727
728     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DGMX_USE_OPENCL=ON -DclFFT_ROOT_DIR=/path/to/your/clFFT -DGMX_EXTERNAL_CLFFT=TRUE
729
730 Static linking
731 ~~~~~~~~~~~~~~
732
733 Dynamic linking of the |Gromacs| executables will lead to a
734 smaller disk footprint when installed, and so is the default on
735 platforms where we believe it has been tested repeatedly and found to work.
736 In general, this includes Linux, Windows, Mac OS X and BSD systems.
737 Static binaries take more space, but on some hardware and/or under
738 some conditions they are necessary, most commonly when you are running a parallel
739 simulation using MPI libraries (e.g. Cray).
740
741 * To link |Gromacs| binaries statically against the internal |Gromacs|
742   libraries, set ``-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF``.
743 * To link statically against external (non-system) libraries as well,
744   set ``-DGMX_PREFER_STATIC_LIBS=ON``. Note, that in
745   general ``cmake`` picks up whatever is available, so this option only
746   instructs ``cmake`` to prefer static libraries when both static and
747   shared are available. If no static version of an external library is
748   available, even when the aforementioned option is ``ON``, the shared
749   library will be used. Also note that the resulting binaries will
750   still be dynamically linked against system libraries on platforms
751   where that is the default. To use static system libraries,
752   additional compiler/linker flags are necessary, e.g. ``-static-libgcc
753   -static-libstdc++``.
754 * To attempt to link a fully static binary set
755   ``-DGMX_BUILD_SHARED_EXE=OFF``. This will prevent CMake from explicitly
756   setting any dynamic linking flags. This option also sets
757   ``-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF`` and ``-DGMX_PREFER_STATIC_LIBS=ON`` by
758   default, but the above caveats apply. For compilers which don't
759   default to static linking, the required flags have to be specified. On
760   Linux, this is usually ``CFLAGS=-static CXXFLAGS=-static``.
761
762 Portability aspects
763 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
764
765 A |Gromacs| build will normally not be portable, not even across
766 hardware with the same base instruction set, like x86. Non-portable
767 hardware-specific optimizations are selected at configure-time, such
768 as the SIMD instruction set used in the compute kernels. This
769 selection will be done by the build system based on the capabilities
770 of the build host machine or otherwise specified to ``cmake`` during
771 configuration.
772
773 Often it is possible to ensure portability by choosing the least
774 common denominator of SIMD support, e.g. SSE2 for x86, and ensuring
775 the you use ``cmake -DGMX_USE_RDTSCP=off`` if any of the target CPU
776 architectures does not support the ``RDTSCP`` instruction.  However, we
777 discourage attempts to use a single |Gromacs| installation when the
778 execution environment is heterogeneous, such as a mix of AVX and
779 earlier hardware, because this will lead to programs (especially
780 mdrun) that run slowly on the new hardware. Building two full
781 installations and locally managing how to call the correct one
782 (e.g. using a module system) is the recommended
783 approach. Alternatively, as at the moment the |Gromacs| tools do not
784 make strong use of SIMD acceleration, it can be convenient to create
785 an installation with tools portable across different x86 machines, but
786 with separate mdrun binaries for each architecture. To achieve this,
787 one can first build a full installation with the
788 least-common-denominator SIMD instruction set, e.g. ``-DGMX_SIMD=SSE2``,
789 then build separate mdrun binaries for each architecture present in
790 the heterogeneous environment. By using custom binary and library
791 suffixes for the mdrun-only builds, these can be installed to the
792 same location as the "generic" tools installation.
793 `Building just the mdrun binary`_ is possible by setting the
794 ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON`` option.
795
796 Linear algebra libraries
797 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
798
799 As mentioned above, sometimes vendor BLAS and LAPACK libraries
800 can provide performance enhancements for |Gromacs| when doing
801 normal-mode analysis or covariance analysis. For simplicity, the text
802 below will refer only to BLAS, but the same options are available
803 for LAPACK. By default, CMake will search for BLAS, use it if it
804 is found, and otherwise fall back on a version of BLAS internal to
805 |Gromacs|. The ``cmake`` option ``-DGMX_EXTERNAL_BLAS=on`` will be set
806 accordingly. The internal versions are fine for normal use. If you
807 need to specify a non-standard path to search, use
808 ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=/path/to/search``. If you need to specify a
809 library with a non-standard name (e.g. ESSL on Power machines), then
810 set ``-DGMX_BLAS_USER=/path/to/reach/lib/libwhatever.a``.
811
812 If you are using Intel MKL_ for FFT, then the BLAS and
813 LAPACK it provides are used automatically. This could be
814 over-ridden with ``GMX_BLAS_USER``, etc.
815
816 On Apple platforms where the Accelerate Framework is available, these
817 will be automatically used for BLAS and LAPACK. This could be
818 over-ridden with ``GMX_BLAS_USER``, etc.
819
820 Changing the names of |Gromacs| binaries and libraries
821 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
822
823 It is sometimes convenient to have different versions of the same
824 |Gromacs| programs installed. The most common use cases have been single
825 and double precision, and with and without MPI. This mechanism can
826 also be used to install side-by-side multiple versions of mdrun
827 optimized for different CPU architectures, as mentioned previously.
828
829 By default, |Gromacs| will suffix programs and libraries for such builds
830 with ``_d`` for double precision and/or ``_mpi`` for MPI (and nothing
831 otherwise). This can be controlled manually with ``GMX_DEFAULT_SUFFIX
832 (ON/OFF)``, ``GMX_BINARY_SUFFIX`` (takes a string) and ``GMX_LIBS_SUFFIX``
833 (also takes a string). For instance, to set a custom suffix for
834 programs and libraries, one might specify:
835
836 ::
837
838     cmake .. -DGMX_DEFAULT_SUFFIX=OFF -DGMX_BINARY_SUFFIX=_mod -DGMX_LIBS_SUFFIX=_mod
839
840 Thus the names of all programs and libraries will be appended with
841 ``_mod``.
842
843 Changing installation tree structure
844 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
845
846 By default, a few different directories under ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` are used
847 when when |Gromacs| is installed. Some of these can be changed, which is mainly
848 useful for packaging |Gromacs| for various distributions. The directories are
849 listed below, with additional notes about some of them. Unless otherwise noted,
850 the directories can be renamed by editing the installation paths in the main
851 CMakeLists.txt.
852
853 ``bin/``
854     The standard location for executables and some scripts.
855     Some of the scripts hardcode the absolute installation prefix, which needs
856     to be changed if the scripts are relocated.
857     The name of the directory can be changed using ``CMAKE_INSTALL_BINDIR`` CMake
858     variable.
859 ``include/gromacs/``
860     The standard location for installed headers.
861 ``lib/``
862     The standard location for libraries. The default depends on the system, and
863     is determined by CMake.
864     The name of the directory can be changed using ``CMAKE_INSTALL_LIBDIR`` CMake
865     variable.
866 ``lib/pkgconfig/``
867     Information about the installed ``libgromacs`` library for ``pkg-config`` is
868     installed here.  The ``lib/`` part adapts to the installation location of the
869     libraries.  The installed files contain the installation prefix as absolute
870     paths.
871 ``share/cmake/``
872     CMake package configuration files are installed here.
873 ``share/gromacs/``
874     Various data files and some documentation go here. The first part can
875     be changed using ``CMAKE_INSTALL_DATADIR``, and the second by using
876     ``GMX_INSTALL_DATASUBDIR`` Using these CMake variables is the preferred
877     way of changing the installation path for
878     ``share/gromacs/top/``, since the path to this directory is built into
879     ``libgromacs`` as well as some scripts, both as a relative and as an absolute
880     path (the latter as a fallback if everything else fails).
881 ``share/man/``
882     Installed man pages go here.
883
884 Compiling and linking
885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
886
887 Once you have configured with ``cmake``, you can build |Gromacs| with ``make``.
888 It is expected that this will always complete successfully, and
889 give few or no warnings. The CMake-time tests |Gromacs| makes on the settings
890 you choose are pretty extensive, but there are probably a few cases we
891 have not thought of yet. Search the web first for solutions to
892 problems, but if you need help, ask on gmx-users, being sure to
893 provide as much information as possible about what you did, the system
894 you are building on, and what went wrong. This may mean scrolling back
895 a long way through the output of ``make`` to find the first error
896 message!
897
898 If you have a multi-core or multi-CPU machine with ``N``
899 processors, then using
900
901 ::
902
903     make -j N
904
905 will generally speed things up by quite a bit. Other build generator systems
906 supported by ``cmake`` (e.g. ``ninja``) also work well.
907
908 .. _building just the mdrun binary:
909
910 Building only mdrun
911 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
912
913 This is now supported with the ``cmake`` option
914 ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON``, which will build a different version of
915 ``libgromacs`` and the ``mdrun`` program.
916 Naturally, now ``make install`` installs only those
917 products. By default, mdrun-only builds will default to static linking
918 against |Gromacs| libraries, because this is generally a good idea for
919 the targets for which an mdrun-only build is desirable.
920
921 Installing |Gromacs|
922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
923
924 Finally, ``make install`` will install |Gromacs| in the
925 directory given in ``CMAKE_INSTALL_PREFIX``. If this is a system
926 directory, then you will need permission to write there, and you
927 should use super-user privileges only for ``make install`` and
928 not the whole procedure.
929
930 .. _getting access to |Gromacs|:
931
932 Getting access to |Gromacs| after installation
933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
934
935 |Gromacs| installs the script ``GMXRC`` in the ``bin``
936 subdirectory of the installation directory
937 (e.g. ``/usr/local/gromacs/bin/GMXRC``), which you should source
938 from your shell:
939
940 ::
941
942     source /your/installation/prefix/here/bin/GMXRC
943
944 It will detect what kind of shell you are running and set up your
945 environment for using |Gromacs|. You may wish to arrange for your
946 login scripts to do this automatically; please search the web for
947 instructions on how to do this for your shell.
948
949 Many of the |Gromacs| programs rely on data installed in the
950 ``share/gromacs`` subdirectory of the installation directory. By
951 default, the programs will use the environment variables set in the
952 ``GMXRC`` script, and if this is not available they will try to guess the
953 path based on their own location.  This usually works well unless you
954 change the names of directories inside the install tree. If you still
955 need to do that, you might want to recompile with the new install
956 location properly set, or edit the ``GMXRC`` script.
957
958 Testing |Gromacs| for correctness
959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
960
961 Since 2011, the |Gromacs| development uses an automated system where
962 every new code change is subject to regression testing on a number of
963 platforms and software combinations. While this improves
964 reliability quite a lot, not everything is tested, and since we
965 increasingly rely on cutting edge compiler features there is
966 non-negligible risk that the default compiler on your system could
967 have bugs. We have tried our best to test and refuse to use known bad
968 versions in ``cmake``, but we strongly recommend that you run through
969 the tests yourself. It only takes a few minutes, after which you can
970 trust your build.
971
972 The simplest way to run the checks is to build |Gromacs| with
973 ``-DREGRESSIONTEST_DOWNLOAD``, and run ``make check``.
974 |Gromacs| will automatically download and run the tests for you.
975 Alternatively, you can download and unpack the |Gromacs|
976 regression test suite |gmx-regressiontests-package| tarball yourself
977 and use the advanced ``cmake`` option ``REGRESSIONTEST_PATH`` to
978 specify the path to the unpacked tarball, which will then be used for
979 testing. If the above does not work, then please read on.
980
981 The regression tests are also available from the download_ section.
982 Once you have downloaded them, unpack the tarball, source
983 ``GMXRC`` as described above, and run ``./gmxtest.pl all``
984 inside the regression tests folder. You can find more options
985 (e.g. adding ``double`` when using double precision, or
986 ``-only expanded`` to run just the tests whose names match
987 "expanded") if you just execute the script without options.
988
989 Hopefully, you will get a report that all tests have passed. If there
990 are individual failed tests it could be a sign of a compiler bug, or
991 that a tolerance is just a tiny bit too tight. Check the output files
992 the script directs you too, and try a different or newer compiler if
993 the errors appear to be real. If you cannot get it to pass the
994 regression tests, you might try dropping a line to the gmx-users
995 mailing list, but then you should include a detailed description of
996 your hardware, and the output of ``gmx mdrun -version`` (which contains
997 valuable diagnostic information in the header).
998
999 A build with ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY`` cannot be tested with
1000 ``make check`` from the build tree, because most of the tests
1001 require a full build to run things like ``grompp``. To test such an
1002 mdrun fully requires installing it to the same location as a normal
1003 build of |Gromacs|, downloading the regression tests tarball manually
1004 as described above, sourcing the correct ``GMXRC`` and running the
1005 perl script manually. For example, from your |Gromacs| source
1006 directory:
1007
1008 ::
1009
1010     mkdir build-normal
1011     cd build-normal
1012     cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/your/installation/prefix/here
1013     make -j 4
1014     make install
1015     cd ..
1016     mkdir build-mdrun-only
1017     cd build-mdrun-only
1018     cmake .. -DGMX_MPI=ON -DGMX_GPU=ON -DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/your/installation/prefix/here
1019     make -j 4
1020     make install
1021     cd /to/your/unpacked/regressiontests
1022     source /your/installation/prefix/here/bin/GMXRC
1023     ./gmxtest.pl all -np 2
1024
1025 If your mdrun program has been suffixed in a non-standard way, then
1026 the ``./gmxtest.pl -mdrun`` option will let you specify that name to the
1027 test machinery. You can use ``./gmxtest.pl -double`` to test the
1028 double-precision version. You can use ``./gmxtest.pl -crosscompiling``
1029 to stop the test harness attempting to check that the programs can
1030 be run. You can use ``./gmxtest.pl -mpirun srun`` if your command to
1031 run an MPI program is called ``srun``.
1032
1033 The ``make check`` target also runs integration-style tests that may run
1034 with MPI if ``GMX_MPI=ON`` was set. To make these work with various possible
1035 MPI libraries, you may need to
1036 set the CMake variables ``MPIEXEC``, ``MPIEXEC_NUMPROC_FLAG``,
1037 ``MPIEXEC_PREFLAGS`` and ``MPIEXEC_POSTFLAGS`` so that
1038 ``mdrun-mpi-test_mpi`` would run on multiple ranks via the shell command
1039
1040 ::
1041
1042     ${MPIEXEC} ${MPIEXEC_NUMPROC_FLAG} ${NUMPROC} ${MPIEXEC_PREFLAGS} \
1043           mdrun-mpi-test_mpi ${MPIEXEC_POSTFLAGS} -otherflags
1044
1045 A typical example for SLURM is
1046
1047 ::
1048
1049      cmake .. -DGMX_MPI=on -DMPIEXEC=srun -DMPIEXEC_NUMPROC_FLAG=-n -DMPIEXEC_PREFLAGS= -DMPIEXEC_POSTFLAGS=
1050
1051
1052 Testing |Gromacs| for performance
1053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1054
1055 We are still working on a set of benchmark systems for testing
1056 the performance of |Gromacs|. Until that is ready, we recommend that
1057 you try a few different parallelization options, and experiment with
1058 tools such as ``gmx tune_pme``.
1059
1060 Having difficulty?
1061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1062
1063 You are not alone - this can be a complex task! If you encounter a
1064 problem with installing |Gromacs|, then there are a number of
1065 locations where you can find assistance. It is recommended that you
1066 follow these steps to find the solution:
1067
1068 1. Read the installation instructions again, taking note that you
1069    have followed each and every step correctly.
1070
1071 2. Search the |Gromacs| webpage_ and users emailing list for information
1072    on the error. Adding
1073    ``site:https://mailman-1.sys.kth.se/pipermail/gromacs.org_gmx-users``
1074    to a Google search may help filter better results.
1075
1076 3. Search the internet using a search engine such as Google.
1077
1078 4. Post to the |Gromacs| users emailing list gmx-users for
1079    assistance. Be sure to give a full description of what you have
1080    done and why you think it did not work. Give details about the
1081    system on which you are installing.  Copy and paste your command
1082    line and as much of the output as you think might be relevant -
1083    certainly from the first indication of a problem. In particular,
1084    please try to include at least the header from the mdrun logfile,
1085    and preferably the entire file.  People who might volunteer to help
1086    you do not have time to ask you interactive detailed follow-up
1087    questions, so you will get an answer faster if you provide as much
1088    information as you think could possibly help. High quality bug
1089    reports tend to receive rapid high quality answers.
1090
1091 .. _gmx-special-build:
1092
1093 Special instructions for some platforms
1094 ---------------------------------------
1095
1096 Building on Windows
1097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1098
1099 Building on Windows using native compilers is rather similar to
1100 building on Unix, so please start by reading the above. Then, download
1101 and unpack the |Gromacs| source archive. Make a folder in which to do
1102 the out-of-source build of |Gromacs|. For example, make it within the
1103 folder unpacked from the source archive, and call it ``build-gromacs``.
1104
1105 For CMake, you can either use the graphical user interface provided on
1106 Windows, or you can use a command line shell with instructions similar
1107 to the UNIX ones above. If you open a shell from within your IDE
1108 (e.g. Microsoft Visual Studio), it will configure the environment for
1109 you, but you might need to tweak this in order to get either a 32-bit
1110 or 64-bit build environment. The latter provides the fastest
1111 executable. If you use a normal Windows command shell, then you will
1112 need to either set up the environment to find your compilers and
1113 libraries yourself, or run the ``vcvarsall.bat`` batch script provided
1114 by MSVC (just like sourcing a bash script under Unix).
1115
1116 With the graphical user interface, you will be asked about what
1117 compilers to use at the initial configuration stage, and if you use
1118 the command line they can be set in a similar way as under UNIX.
1119
1120 Unfortunately ``-DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON`` (see `Using FFTW`_) does not
1121 work on Windows, because there is no supported way to build FFTW on
1122 Windows. You can either build FFTW some other way (e.g. MinGW), or
1123 use the built-in fftpack (which may be slow), or `using MKL`_.
1124
1125 For the build, you can either load the generated solutions file into
1126 e.g. Visual Studio, or use the command line with ``cmake --build`` so
1127 the right tools get used.
1128
1129 Building on Cray
1130 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1131
1132 |Gromacs| builds mostly out of the box on modern Cray machines, but
1133 you may need to specify the use of static binaries with
1134 ``-DGMX_BUILD_SHARED_EXE=off``, and you may need to set the F77
1135 environmental variable to ``ftn`` when compiling FFTW.
1136 The ARM ThunderX2 Cray XC50 machines differ only in that the recommended
1137 compiler is the ARM HPC Compiler (``armclang``).
1138
1139
1140 Building on Solaris
1141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1142
1143 The built-in |Gromacs| processor detection does not work on Solaris,
1144 so it is strongly recommended that you build |Gromacs| with
1145 ``-DGMX_HWLOC=on`` and ensure that the ``CMAKE_PREFIX_PATH`` includes
1146 the path where the hwloc headers and libraries can be found. At least
1147 version 1.11.8 of hwloc is recommended.
1148
1149 Oracle Developer Studio is not a currently supported compiler (and
1150 does not currently compile |Gromacs| correctly, perhaps because the
1151 thread-MPI atomics are incorrectly implemented in |Gromacs|).
1152
1153 Fujitsu PRIMEHPC
1154 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1155
1156 This is the architecture of the K computer, which uses Fujitsu
1157 Sparc64VIIIfx chips. On this platform, |Gromacs| has
1158 accelerated group kernels using the HPC-ACE instructions, no
1159 accelerated Verlet kernels, and a custom build toolchain. Since this
1160 particular chip only does double precision SIMD, the default setup
1161 is to build |Gromacs| in double. Since most users only need single, we have added
1162 an option GMX_RELAXED_DOUBLE_PRECISION to accept single precision square root
1163 accuracy in the group kernels; unless you know that you really need 15 digits
1164 of accuracy in each individual force, we strongly recommend you use this. Note
1165 that all summation and other operations are still done in double.
1166
1167 The recommended configuration is to use
1168
1169 ::
1170
1171     cmake .. -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=Toolchain-Fujitsu-Sparc64-mpi.cmake \
1172              -DCMAKE_PREFIX_PATH=/your/fftw/installation/prefix \
1173              -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/where/gromacs/should/be/installed \
1174              -DGMX_MPI=ON \
1175              -DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON \
1176              -DGMX_RELAXED_DOUBLE_PRECISION=ON
1177     make
1178     make install
1179
1180 Intel Xeon Phi
1181 ^^^^^^^^^^^^^^
1182
1183 Xeon Phi processors, hosted or self-hosted, are supported.
1184 Only symmetric (aka native) mode is supported on Knights Corner. The
1185 performance depends among other factors on the system size, and for
1186 now the performance might not be faster than CPUs. When building for it,
1187 the recommended configuration is
1188
1189 ::
1190
1191     cmake .. -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=Platform/XeonPhi
1192     make
1193     make install
1194
1195
1196 The Knights Landing-based Xeon Phi processors behave like standard x86 nodes,
1197 but support a special SIMD instruction set. When cross-compiling for such nodes,
1198 use the ``AVX_512_KNL`` SIMD flavor.
1199 Knights Landing processors support so-called "clustering modes" which
1200 allow reconfiguring the memory subsystem for lower latency. |Gromacs| can
1201 benefit from the quadrant or SNC clustering modes.
1202 Care needs to be taken to correctly pin threads. In particular, threads of
1203 an MPI rank should not cross cluster and NUMA boundaries.
1204 In addition to the main DRAM memory, Knights Landing has a high-bandwidth
1205 stacked memory called MCDRAM. Using it offers performance benefits if
1206 it is ensured that ``mdrun`` runs entirely from this memory; to do so
1207 it is recommended that MCDRAM is configured in "Flat mode" and ``mdrun`` is
1208 bound to the appropriate NUMA node (use e.g. ``numactl --membind 1`` with
1209 quadrant clustering mode).
1210
1211
1212 Tested platforms
1213 ----------------
1214
1215 While it is our best belief that |Gromacs| will build and run pretty
1216 much everywhere, it is important that we tell you where we really know
1217 it works because we have tested it. We do test on Linux, Windows, and
1218 Mac with a range of compilers and libraries for a range of our
1219 configuration options. Every commit in our git source code repository
1220 is currently tested on x86 with a number of gcc versions ranging from 4.8.1
1221 through 7, versions 16 and 18 of the Intel compiler, and Clang
1222 versions 3.4 through 5. For this, we use a variety of GNU/Linux
1223 flavors and versions as well as recent versions of Windows. Under
1224 Windows, we test both MSVC 2017 and version 16 of the Intel compiler.
1225 For details, you can
1226 have a look at the `continuous integration server used by GROMACS`_,
1227 which runs Jenkins_.
1228
1229 We test irregularly on ARM v7, ARM v8, Cray, Fujitsu
1230 PRIMEHPC, Power8, Google Native Client and other environments, and
1231 with other compilers and compiler versions, too.