Schnellanleitungen und Beispiele für wissenschaftliches Rechnen.
Anleitungen und den Beispielcode finden Clusternutzer auch im Verzeichnis /cluster-public/Software-Anleitungen/
HPC und Wissenschaftliches Rechnen
1. Das Modulsystem
Viele wissenschafliche HPC-Pakete sowie div. Programmiersprachen sind als Module installiert. Hier finden Sie eine Beschreibung des Modulsystems, für die Entwicklung eigener HPC-Startscripte.
2. Das Jobverwaltungssystem (Batch-System)
Das Portable Batch System, kurz PBS ist die Software, welche die Planung der Jobs übernimmt. Die Anleitung zeigt, wie Sie Ihren Job an die Nodes übermitteln können.
3. Octave
GNU Octave ist eine freie Software zur numerischen Lösung von Differentialgleichungssystemen und Datenauswertung. Die Skriptsprache ist weitgehend identisch zu Matlab
4. OpenFOAM fluid dynamics
Open Source Field Operation and Manipulation ist ein Simulationssoftwarepaket für kontinuumsmechanische Fragestellungen. Schwerpunkt Fluiddynamik
5. Mathematica
Mathematica bietet eine Vielfalt von mathematischen Funktionen zur Lösung von Aufgaben aus der Statistik, der Physik, dem "Chemical Computing", bis zur Wirtschaftsmathematik.
6. Casino Quantum Monte Carlo
Monte-Carlo-Simulation zur Bestimmung von Energiezuständen der Elektronen in Festkörpern.
7. Salome Meca / Code_Aster
FEM-Simulation für Strukturmechanik, Modalanalyse, thermische Analyse und gekoppelte Fluidmechanik.
Für Studierende
Die gelisteten Softwarepakete sind darauf abgestimmt, alle nötigen digitalen Werkzeuge für Ihre Forschungsprojekte und zur Erstellung von wissenschaftlichen Ausarbeitungen bereitzustellen. Die Programme sind kostenfrei, können Plattformunabhängig selbst installiert werden oder in den Pools auf dem steinfurter Rechencluster (SCC) genutzt werden.
1. Erstellen von Texten, Ausarbeitungen, Abschlussarbeiten und Präsentationen
Grafisches Textverarbeitungssystem, das zur Ausgabe das Textsatzsystem LaTeX nutzt. Es kombiniert eine grafische Benutzeroberfläche mit der typografisch hochwertigen Ausgabe von TeX. Die Formatierung des Dokuments erfolgt erst bei der Ausgabe. Damit ist LyX ein Textverarbeitungsprogramm, das Ihnen hilft, sich auf die Struktur ihrer Dokumente zu konzentrieren. Zunächst wird der Text erfasst. Dabei teilt der Benutzer dem System lediglich mit, welche Funktion der Text, z.Bsp. Überschrift, Titel oder Fließtext, im fertig formatierten Dokument einnehmen soll. Zur Ausgabe wird das Dokument per Mausklick in TeX generiert und angezeigt. Die Stärken liegen in der Darstellung mathematischer Formeln und der Verwaltung von Fußnoten und Stichwortverzeichnissen
Kostenlose Alternative zu Microsoft Office. Die 64-Bit-Bürosuite
verfügt über die Programme: Libre-Writer, die Textverarbeitung,
Libre-Calc, die Tabellenkalkulation, Libre-Impress, das Präsentations-
programm, Libre-Base, die Datenbankverwaltung und Math, dem Formeleditor. LibreOffice erlaubt Ihnen zum Beispiel, Word-Dokumente oder Excel-Tabellen von Microsoft Office zu importieren und zu exportieren. Auch das Erstellen von PDF-Dateien ist möglich. Das Program Libre-Impress ist weitgenehd Identisch zu MS-Powerpoint.
2. Erstellen von Versuchsskizzen, Grafiken, Postern
Inkscape ist eine freie, plattformunabhängige Software zur Bearbeitung und Erstellung zweidimensionaler Vektorgrafiken. Das Programm eignet sich zum Erstellen einseitiger Dokumente wie technischen Diagrammen, Logos, Flugblättern, Postern, Schriftzügen, usw. Arbeitsdateien werden im quellenoffenen, Scalable Vector Graphics Standard (SVG) formatiert. Daher lassen sich die Arbeitsdateien ohne Konvertierung in vielen Bildbetrachtern darstellen.Inkscape ist die freie Alternative zu CorelDraw
GIMP = GNU Image Manipulation Program, ist ein freies, pixelbasiertes
Grafikprogramm. Mit GIMP können Bilder und Fotos professionell
bearbeitet werden.
Es ist geeignet zum Schneiden und Freistellen von Bildern. Über Ebenen ist es möglich auch komplexe Bearbeitungen zu realisieren. Bedienung und Funktionsumfang sind im Wesendlichen identisch zu Photoshop.
3. Erstellen Diagrammen, Messdatenauswertung, Tabellenkalkulation
Programm zur Analyse und Visualisierung von Daten. Mit QtiPlot können Daten in verschiedenen 2D- und 3D-Diagrammen dargestellt werden. Eine Interpolation der Daten kann mit linearen und nichtlinearen Funktionen erfolgen. QtiPlot ist an die Software Origin angelehnt. Bis einschließlich Version 0.9.8.9 ist QtiPlot freie Software, Der Quelltext des Programms ist als kostenfreier Download erhältlich und kann für alle gängigen Betriebssysteme kompiliert werden.
Die Tabellenkalkulation Calc eignet sich als kostenlose Excel-Alternative
und bietet praktisch den gleichen Funktionsumfang. Sie können
Arbeitsblätter anlegen, Zellen berechnen, mit Umrandungen hervorheben
und Dokumente gleichzeitig mit mehreren Personen bearbeiten. Es können Excel-Dokumente mit Macros geladen und erzeugt werden. Außerdem lassen sich Kommentare, Diagramme und Bilder einfügen
4. Symbolisches Rechnen und Numerik, Lösen von Gleichungen
wx-Maxima Mit dem Programm wx-Maxima kann symbolisch (mit Formelzeichen) gerechnet werden. Es besitzt einer grafische Benutzeroberfläche mit Menüs und Dialogen und und besitzt eine grafische Formelausgabe u.a. mit TeX-Export-Funktion. Es dient zum Umformen von algebraischen Ausdrücken mit reellen oder komplexen Konstanten, Variablen und Funktionen. Z.Bsp:, Gleichungen lösen, Polynome faktorisieren und lösen, Differenzieren, Funktionen in Taylorreihen entwickeln, Grenzwerte ermitteln Integrieren u.v.m.
GNU Octave ist eine freie Software zur numerischen Lösung mathematischer Probleme, wie zum Beispiel Matrizenrechnung, Umrechnung und statistische Analyse von Messdaten, Lösen von (Differential-) Gleichungssystemen, etc. Berechnungen können in Octave mit einer Skriptsprache durchgeführt werden, die weitgehend zu dem proprietären Programm Matlab kompatibel ist. Auch können, wie mit Matlab, interaktive Programme zur Bild- und Messdatenverarbeitung entwickelt werden. (Octave wird im Fach Informatik 2 eingeführt).
5. Multimedia - Bearbeiten von Foto, Audio und Videodaten
Audacity Freie Digital-Audio-Workstation. Auf beliebig vielen Spuren können Audiodateien aufgenommen, gemischt und bearbeitet werden. Erzeugung modulierter Sinus-, Rechteck-, Sägezahn-Signale, Spektrogramm, Tongeneratoren für weißes, und rosa Rauschen, Metronom-Clicks etc.
Darktable ist eine freie Software zur Aufbereitung und Verwaltung von Digitalfotos.
Das Programm ist dabei auf Rohbilddaten spezialisiert und für professionelle Foto-Nachbearbeitung gut geeignet. Bei RAW-Dateien lassen sich z,Bsp Rauschunterdrückung, Belichtungskorrekturen und sogar Objektivkorrekturen professionell durchführen.6. CAD 3D-Konstruieren und Fertigungszeichnungen erstellen
Freecad
Freies, parametrisches 3D Konstruktionsprogramm. Es können 3D-Grafiken für Berichte oder Technische Konstruktionszeichnungen erstellt werden.
Die parametrische Modellierung erlaubt Veränderungen der Konstruktion durch Änderung von Parametern in zurückliegenden Konstruktionsschritten. Das Programm ist skriptfähig, erweiterbar und sie basiert auf freier Software. FreeCAD bietet Werkzeuge, die denen kommerzieller Software wie CATIA, SolidWorks oder Solid Edge ähneln.
7. Messdatenerfassung
Python - Pyqtgraph Auf Python basierende Grafikbibliothek. PyQt Graph ist besonders für Zeitserien und Echtzeitdarstellung von Sensoren oder große Datenmengen geeignet. Ein Vorteil ist beispielsweise die dynamische Anpassung des Histogramms von Grafiken. Auch dreidimensionale interaktive Echtzeit-Grafen können dargestellt werden. Die Erstellung von ROIs (regions of interest) bieten die Möglichkeit objektbasierend die Extraktion und Bearbeitung von raumbezogener Daten. So können beispielsweise einzelne Punkte oder Flächen aus den Grafiken ausgewählt werden und weitere Informationen (z.B. Koordinaten) ausgegeben werden.
Octave - Signal - Socket Die Scriptsprache Octave (s.o.) besitzt zahlreiche zusatzpakete und Beispiele zur Messdatenerfassung. Auf dem Steinfurter Campus Cluster liegen Codebeispiele für Messprogramme bereit.
Kursmaterial für Schulungen
Open-Source Softwareschulung
Erstellen einer wissenschaftlichen Arbeit mit Open-Source-Software. Ein Kurs für Studierende und Doktoranden.
TeXsatz - Bildbearbeitung - Diagramme - Vektorgrafiken - 3D-Modelle - Technische Zeichnungen uvm. ...