2022年非标准执行路径 .pdf

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1、Gaussian的 Link、IOp 与非标准计算路径Gaussian的 Link 、IOp 与非标准计算路径文 /Sobereva 2010-MAR-9 1. Gaussian程序的基本结构高斯是由很多功能不同的独立可执行程序组成的，它们被称为Link ，在它们之间通过临时文件来传递数据， 最主要的是rwf 文件，每个 Link 的功能在高斯手册里都有简单介绍。Link间的调用顺序实际上是随意的，但是只有某些固定顺序的调用（还包括循环、分支、跳转方式的调用）才有意义，才能完成特定的任务。每个Link 对应的可执行文件名的通式为lyyxx.exe ，例如 L314 对应的可执行程序l314.e

2、xe 就是 yy=3、xx=14 。yy 代表的是这个Link所属的 overlay， 也称为层， 功能相近的子程序被归在一层，如 overlay 6 主要是分析波函数，所以包括了L601（布居数和相关的分析）、L607（NBO 分析）、 L609（AIM 分析）等子程序。同一层的Link 也经常连在一起被调用，如L301、L302、L303、L311、L314 它们总是连在一起调用来完成基组的设定和电子积分。L0、L1、L9999 相对其它Link 较为特殊，它们并不用来执行实际的计算，而且不论何种任务，它们都一定会执行。L0：在程序最开始执行，用来初始化运行环境。与L0 对应的程序并不叫L

3、0.exe，若在高斯03 中，dos 版本它就对应g03.exe，windows GUI 版本就是g03W.exe， unix 版本就对应g03。L0 会创建 L1 进程，然后在全部Link 调用结束前会一直保持睡眠状态。L0 还会把输入文件复制成一份 “ 内部输入文件 ” 到用户设的scratch目录中，其名字在 windows 版本下就是gxx.inp ，在 unix 版本下为 “ 进程 id 号.inp” ，任务正常结束后会被自动删掉，其内容相对于输入文件没有了注释行（开头为!的行），并且用来引用的外部文件会在其中被展开。L1：被 Link 0 所调用。用来初始化临时文件、解析输入文件中

4、route section 段落的关键词、生成调用以后Link 所需的命令行指令。L1 和 L0 共同组成overlay 0。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - l9999：最后一个被调用的Link ，进行任务的扫尾工作。它确保最重要的信息已写入chk，输出第三方程序所需的文件（如.wfn 波函数文件），生成档案条目（是指在格言之前输出的那段计算数据的紧凑描述），输出古怪的格言，最后结束整个任务。- 2. 内部选项

5、(IOp,Internal Option) 每个 Link 都有其 IOp，各个选项的选项值决定了这个Link 如何运行，每个IOp 的解释可以在高斯官方网站查到，遇见个别查不到的，需用察看Gaussian 全部 IOP 的方法（http:/ route section 段落所指定的计算任务和方法被L1 所解析后，哪些Link 会被调用，并且以什么参数来调用就确定了。例如 # HF/STO-3G 会被解析成下面这样，称为非标准路径 （不同高斯版本解析出的结果可能有些不同）：1/38=1/1; 2/17=6,18=5,40=1/2; 3/6=3,11=9,16=1,25=1,30=1/1,2,3

6、; 4/1; 5/5=2,32=1,38=5/2; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; 99/5=1,9=1/99; 上面每行内容格式是：yy/选项 =数值 ,选项 =数值 ./xx1,xx2,xx3.; 。例如第 5 行，yy=5，xx=2说明要调用L502，并且令其选项5 的值为 2、选项 32 的值为 1、选项 38 的值为 5。再例如第 3 行，说明要调用L301、L302、L303，并且将选项6 的值为 3、选项 11 的值为9.选项30 的值为 1 这样的设定传递给它们，属于同一层且在同一行的Link 会共享 IOp 设定。解析出的内容并不是把所有选项和赋值都列出

7、来，选项的值如果是默认的就不会被列出，一般各个 IOp 默认的值都是0。 例如第四行， 说明以各个选项都用默认值的方式来调用L401。可 以用 IOp 关键字修改各层选项的值，格式为IOp(层/选项 =值,层/选项 =值.)，比如 route section 多填上 IOp(3/40=2,3/11=1,4/9=2) ，则第三行成了3/6=3,11=1,16=1,25=1,30=1,40=2 /1,2,3;，第四行成了4/9=2/1; 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

8、2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 给某个 Link 传递它本身并没有的选项设定等于没有传递。例如freq 任务被解析出的内容会有 7/8=1,10=1,25=1/1,2,3,16; 这样一行， 而 L701/702/703 并没有选项8，所以虽然写了， 但实际上等价于只给L716 传递了选项8=1 这个设定。同一层的不同Link 往往同时具有相同的选项，选项的设定传递给它们时所代表的含义有时相同（必定这几个Link 功能有相关性） ，但也有时不同（这种情况下这些Link 不会有机会在一起使用）。例如IOp(1/13) 控制L103/113/114 （用于几何优化）及L11

9、5（计算 IRC）用什么方法更新Hessian矩阵，也控制L121（ADMP 计算）的多时间步长参数。对这两种情况1/13 的功能是不相关的，却只能给这个选项设一个值，看似会有矛盾，但由于ADMP 不可能与优化或IRC 在一起执行，所以不必担心这个问题。想查看 route section 被解析的结果，可以进入高斯自带的的testrt.exe 程序，然后输入比如HF/STO-3G ， 按两次回车就可得到上述结果。或者在windows 版高斯的Existing File Job Edit窗口中点对勾按钮。也可以在任务的输出文件的开始部分看到（使用 #T 精简输出时除外） 。- 3. Link 的

10、调用顺序来看一个复杂点的例子，# HF/STO-3G opt 的非标准路径如下：1/18=20,38=1/1,3; 2/9=110,17=6,18=5,40=1/2; 3/6=3,11=1,16=1,25=1,30=1/1,2,3; 4/7=1/1; 5/5=2,38=5/2; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; 7/1,2,3,16; 1/18=20/3(3); 2/9=110/2; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,19=2,28=1/1; 99/99; 2/9=110/2; 重新定位坐标，计算对称性，检查变量3/6=3,11=1,16=1,25=1,30=1/1,2

11、,3; 产生基组信息，计算积分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4/5=5,7=1,16=3/1; MO 初猜5/5=2,38=5/2; SCF 迭代7/1,2,3,16; 计算导数，处理优化和频率的信息1/18=20/3(-5); Berny 优化（计算新坐标，判断是否位移和力已收敛）2/9=110/2; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,19=2,28=1/1; 99/9=1/99; Link 会按照非标准

12、路径的书写顺序从上往下执行，即L101-L103-L202-L301-L302.，利用 #P 输出的文件内的Enter.和 Leave Link. 提示就能验证。 在某些行末 （但在分号之前）会看到括号标识， 它表明完成当前层后如何跳转，若值为 n， 当 n0 表明要往后跳转n+1 次，当 n0 表明要往前跳转n 次，默认是0，即按顺序执行下一行而不跳转。比如第8 行1/18=20/3(3); 说明这行执行结束后（当前位置仍在这行）向后跳4 次，执行2/9=110/2;。倒数第四行1/18=20/3(-5); 说明运行完L103 之后往前跳5 次，即接下来执行2/9=110 /2;，这样就形成

13、了一个循环，反复计算新的电子积分、计算导数并移动坐标，构成了几何优化的最主要过程。跳转指令一般都会被执行，但对于某些Link 是否跳转也取决于其执行结果，否则上述循环将无限进行下去。第一次调用L103 后遇到的跳转命令(3)只要当 L103 正常结束就会执行，所以一般都会跳过L9999，而不会因此直接结束任务。进入循环后，当循环内的L103 发现位移和受力都已经收敛，就不再执行(-5)所示的跳转命令，而是接着向下执行L202 输出当前坐标变量，然后运行L601 输出布居、多极矩等信息，最终到L9999 结束任务。- 4. 自定义计算路径上面的两个非标准路径的例子虽然名字含有“ 非标准 ” ，

14、但实际上 Link 的调用顺序是标准的，是完成程序内设功能的默认流程。用户也可以自己定制计算路径，成为真正意义的“ 非标准 ”路径。 方法是使用nonstd 关键字，然后在后面写上非标准路径。也可以结合 #T、 #P、 oldconstant等设定，因为它们并不属于非标准路径涉及的设定，与nonstd 没有冲突。例如这是一个以HF/STO-3 计算水分子的任务所对应的自定义计算路径输入文件：%chk=C:ltwdh2o.chk 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，

15、共 8 页 - - - - - - - - - #P nonstd 1/38=1/1; 2/17=6,18=5,40=1/2; 3/11=9,16=1,25=1,30=1/1,2,3; 4/1; 5/5=2,32=1,38=5/2; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; 99/5=1,9=1/99; Title Card Required 0 1 O 0.00000000 0.00000000 -0.11094313 H -0.00000000 -0.78383672 0.44331313 H -0.00000000 0.78383672 0.44331313 我们可以以此为基

16、础修改。例如只想获得距离矩阵及分子点群信息，不想干别的， 只需要执行 L202 就可以了，于是非标准路径只保留下面这三行：1/38=1/1; 读取标题和分子说明部分2/17=6,18=5,40=1/2; 重新定位坐标，计算对称性，检查变量99/5=1,9=1/99; - 5. 自定义计算路径应用实例自定义计算路径有一定实用价值。假设我们想获取几何优化中每步的Mulliken 电荷，然而高斯默认的是只在内循环前后各调用一次L601，而不会每步都输出一次电荷。想达成这个目的可以写脚本提取优化任务的输出文件中的结构，然后生成一堆单点输入文件再批量执行，显然这比较麻烦。利用自定义非标准路径则容易得多，

17、只需要把6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1;这行挪到内循环里面即可，上面的例子即改为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 前略 . 7/1,2,3,16; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; -添加此行1/18=20/3(-6); - 由于前面多加了一行，为了跳回原处，所以(-5)也改成了 (-6)。2/9=110/2; 后略 . 当然也可以把此行写在7/1,2,3,16;的前面，因

18、为它们并不影响密度矩阵，所以结果一样。但不应写在5/5=2,38=5/2; 之前，因为当前结构收敛的波函数此时尚未生成。也不能写成：. 1/18=20/3; 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1(-6); . 这样的话会陷入无限循环，因为L601 不能判断什么时候不做跳转。再举一个例子，在scan任务中获得每一步的AIM 键临界点。先用testrt 获知 scan关键字对应的是：.前略2/29=3/2; 3/11=9,16=1,25=1,30=1/1,2,3; 4/5=5,16=3/1; 5/5=2,38=5/2; 1/60=1/8(-4); 99/9=1/99; 再将 aim

19、关键字输入testrt，可获知在非标准路径中与aim 关键字有关的是6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1,35=4/1,9; ，由于不打算运行L601，而且只有选项35 对 L609 有意义，所以可以只写6/35=4/9;。故改成下面这样，并写在# nonstd 之后即可。.前略2/29=3/2; 3/11=9,16=1,25=1,30=1/1,2,3; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4/5=5,16

20、=3/1; 5/5=2,38=5/2; 6/35=4/9; 1/60=1/8(-5); 99/9=1/99; 其中 L108 用来做势能面扫描，当步数达到所设值时会忽略跳转命令往下执行。同理，利用上述方法结合IRC 计算，还可以一次得到IRC 路径各点的Mayer 键级 (6/80=1) ，用脚本提取出来后就能绘制反应路径上的键级变化曲线。- 6. 与计算路径相关的几个选项有两个 Link 0 命令（写在 %行的设定）值得一提，可以结合非标准路径使用。%KJob Lxxx M 说明执行Lxxx M 次之后停止任务，此选项方便直接地人为控制Link 的调用。比如 %kjob L502 3 说明执

21、行L502 三次后立刻中断任务，最后不会经过L9999。%Subst Lxxx dir 从 dir 目录下取得Lxxx.exe 的执行文件，代替默认路径下的同名Link 执行文件。 如果某个子程序自行修改过，有多个版本放在不同文件夹，可以用这个功能来指定调用哪个。还有几个route section 关键字也与执行路径相关，虽然也可以直接用nonstd 的方法实现相同功能，但直接用这些关键字有时更方便，免得把非标准路径全写出来。Skip=M 跳过前 M 层。比如第一个例子若写成# HF/STO-3G skip=5 ，则非标准路径就只剩下了 6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; 和

22、 99/5=1,9=1/99; 。Skip=Ovn 跳过 overlay=n 前面的层。如使用Skip=Ov4 则第一个例子从4/1 开始执行。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - ExtraLinks=yyxx 每次 yy 层执行完毕后再执行一次Lyyxx 。例如第三节的例子，如果写成# HF/STO-3G opt ExtraLinks=607，则执行完L602 就会接着执行L607(NBO 分析 )，在非标准路径上

23、也能看到发生了改变，三处6/./1;都变成了6/./1,7。ExtraOverlays 用了这个关键词后，空一行后写上执行内容（并且与标题行之间留一空行），则这行会被插入到overlay 9 之前。例如第一个例子的输入文件写成：# SP ExtraOverlays 2/9=1/2; Title Card Required .后略从非标准路径上就会看到，2/9=1/2; 被插入到了99/5=1,9=1/99; 的前面， 所以任务临结束前会调用一次L202。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -