Fortran

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Fortran

简介

在数值计算和高性能计算领域，Fortran语言仍然不可替代。

Lisp 和 Fortran 是目前仍在使用中的两门最古老的编程语言。可能更有意思的是，它们在语言设计的哲学上代表了截然相反的两个极端。Fortran 被发明出来以替代汇编语言。Lisp 被发明出来表述算法。如此截然不同的意图产生了迥异的两门语言，Fortran 使编译器作者的生活更轻松；而 Lisp 则让程序员的生活更舒服。

Fortran是高性能计算开发人员使用的一种主要编程语言。在众多领域中，它是首选编程语言，这些领域包括计算流体动力学（包括天气与海洋建模）、有限元分析、分子动力学以及量子化学。

许多流行的高性能计算软件包最初都是用Fortran语言开发出来的，这些软件随着时间的推移不断得到增强。Fortran编译器让开发人员能够以其母语（Fortran语言）进行编程，从而能够重新编译这些代码，以利用全新的性能与架构特性。

历史

• 2017，Fortran迎来60周年庆，Happy 60th birthday, Fortran

特性

• Fortran是为了满足数值计算的需求而发展出来的。
• Fortran语言的最大特性是接近数学公式的自然描述，在计算机里具有很高的执行效率。
• 易学，语法严谨。
• 可以直接对矩阵和复数进行运算，这点MATLAB有继承。
• 自诞生以来广泛地应用于数值计算领域，积累了大量高效而可靠的软件包。
• 很多专用的大型数值运算计算机针对Fortran做了优化。
• 广泛地应用于并行计算和高性能計算领域。
• Fortran 90，Fortran 95，Fortran 2003的相继推出使Fortran语言具备了现代高级编程语言的一些特性。
• Fortran 90 的面向对象概念介绍
• 其矩阵元素采用列式存储优先（Column first），MATLAB也效仿这点，目前最多使用的C语言则采用行式存储优先（Row first）。

标准

ISO/IEC JTC1/SC22/WG5 (Fortran)- WG5工作组负责开发和维护Fortran语言标准

主要版本：Fortran 77, 90, 95, 2003, 2008, 2018, 2023

• Fortran Proposals
• Draft Fortran 2023 J3/22-007r1
• Fortran 2018
• Fortran 2015 Fortran 2008的增强：与C的互操作和并行处理。
• Fortran 2008 新功能：Co-array Fortran –并行处理模式，BIT数据类型
• Fortran 2003 标准引入了与C的标准接口。标准委员会的这个决定释放出明确的信息：Fortran只是作为底层计算密集型任务的编程语言，上层的UI， IO还是由C/C++来做吧。Fortran2015标准将强化与C/C++的接口功能。
• Fortran 95
• Fortran 90
• Fortran 77 1980年，Fortran 77被ISO接纳为国际标准。
• Fortran 66

Fortran包

Fortran Package：List of Fortran numerical libraries

• IMSL--国际数学和统计链接库
• MKL--Intel数学核心库
• NAG--NAG数学库
• BLAS--Basic Linear Algebra Subroutines
• LAPACK--Linear Algebra PACKage
• NAG (Numerical Algorithms Group)

HPF

High Performance Fortran（有时简称：HPF）是一种编程语言，它延伸自Fortran 90编程语言，高效能Fortran是为了支援并行计算所创设的编程语言，它使用一种SIMD的运算型态，使运算工作能够进行分拆，并以扩散方式发派到运算阵列中的各颗处理器上，以此达到高效能运算。

HPF有一种forall语法可以同时更新并行计算中的整组阵列派项，这项语法自Fortran 95之后开始具备，除此之外forall语法也提供建议（或称：提示、指点），建议在并行计算系统中处理器间应如何协同工作。

Internet Parallel Computing Archive

项目

• Awesome Fortran
• GNU Fortran
• Flang Front-end for LLVM
• LLVM Flang is a ground-up implementation of a Fortran front end written in modern C++
• LFortran Modern interactive LLVM-based Fortran compiler
• Fortran Packages A rich ecosystem of high-performance code
• Fortran Standard Library (stdlib)
• Fortran Package Manager (fpm) conda-forge
• Fortran.io An MVC web stack written in Fortran 90
• functional-fortran Functional programming for modern Fortran.
• Fortran Math Libs
• Lapack @ GitHub
• OpenBLAS
• GTK-Fortran 用Fortran来实现GUI
• Code::Blocks
• FOODIE Fortran Object-Oriented Differential-equations (ODE, PDE) Integration Environment
• Code::Blocks IDE for Fortran
• Weather Research and Forecasting Model

领域

• 数值分析/数值计算
• 线性代数

GPU

• CUDA Fortran
• NVIDIA（英伟达）CUDA架构GPU对Fortran语言的支持
• PGI CUDA Fortran Compiler

培训

• Introduction to Modern Fortran 完整的幻灯片资料
• Fortran 2018 Examples
• High Performance Object-Oriented Concepts in Fortran 90
• Modern Fortran Programming for Chemists and Physicists
• Coarray tutorial
• Parallel Programming Workshop
• Designing and Building Parallel Programs
• Parallel programming with Fortran 2008 and 2018 coarrays
• Combining Object-Oriented Techniques with Co-arrays in Fortran 2008

社区

• 灰狐量子实验室

书籍

• 《Programming in Modern Fortran》A HyperText-based introduction to programming in Fortran 2003, 2008, and 2018 on Unix.
• 《Numerical Recipes in Quantum Information Theory and Quantum Computing: An Adventure in FORTRAN 90》 M.S. Ramkarthik, Payal D. Solanki, 2021
• 《Introduction to Computational Economics Using Fortran》 Fehr, H. and Kindermann, F.. 2020.ce-fortran @ github
• 《LAPACK Users' Guide Third Edition》
• 《Modern Fortran: Building Efficient Parallel Applications》 Curcic, M.. 2020.
• 《Modern Fortran Explained Incorporating Fortran 2018》 Michael Metcalf, John Reid, and Malcolm Cohen
• 《Fortran for Scientists and Engineers Fourth Edition》 Stephen J. Chapman
• 《Fortran 2018 with Parallel Programming》 Subrata Ray
• 《 Parallel Programming with Co-arrays》Numrich, R. W.. 2018.
• 《Numerical Methods of Mathematics Implemented in Fortran》 Bose, Sujit Kumar
• 《Scientific Software Development with Fortran》 Dr. Drew A. McCormack
• 《FORTRAN程序设计权威指南》 白海波

图集

• 

  第一本Fortran书籍

• 

  PGI Visual Fortran 2008(高性能Fortran编译器)

• 

  gtk-fortran

链接

• Fortran Programming Language
• Fortran 90
• Fortran Wiki
• The Fortran Company
• Fortranplus 出版了《Introduction to Programming with Fortran Fourth Edition》Springer 2018
• FORTRAN等计算机高级编程语言的发展历程
• 知乎专栏: 现代化的Fortran