博文
HEALPix 使用感受
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HEALPix是我开始研究生涯后接触的第一套天文软件，其主要功能是为Cosmic Microwave Background (CMB) 的数据处理和数值模拟提供支持。从我开始使用到现在这短短半年多时间里，越来越感受到这套软件功能之强大。
从实用的角度来看，HEALPix主要分为三个部分：1.Fortran Facilities; 2.IDL Facilities; 3.Fortran90 Subroutines.
1.Fortran Facilities
这一部分其实是第三部分的整合，包含CMB研究中最常用的手段，生成了若干可执行程序，通过设定参数文件的方式运行。这是HEALPix初学者最先接触的部分，其中“synfast”、“anafast”、“alteralm”和“smoothing”是最常用到的工具。这些命令非常易用，只需要看看manual便可以开始HEALPix之旅。但对于成百上千次的simulation来说，虽然可以用IDL直接调用这些可执行程序，但终究会造成频繁的硬盘读写，因为这些程序之间只能通过文件传输数据，而无法实现内存直接通信，大大降低效率。
2.IDL Facilities
这应该是我最喜闻乐见的部分了，毕竟写IDL程序比写Fortran代码要愉快多了。这一部分包含了几乎所有的HEALPix功能。唯一遗憾的是，目前的最新版本2.01尚无类似于Fortran90 Subroutines中“create_alm”、“alm2map”、“map2alm”等等非常重要的语句。如果需要simulation而又对fortran望而却步，那么仍然需要调用“synfast”、“anafast”等笨重的程序，忍受吭哧吭哧的硬盘读写……不过幸运的是，下一个HEALPix版本就会包含这些很实用的命令。我有幸接触了下个版本会包含的一个重要软件包——MASTER。MASTER全名：Monte Carlo Apodized Spherical Transform Estimator，是一种分析由cut-sky CMB观测估计fullsky CMB功率谱的算法。目前这个软件包中包含的命令是IDL形式的，但涉及time-consuming计算的部分仍然是调用MASTER内部编译好的fortran程序，比如mode-mode correlation kernel的计算。其中Fortran程序与IDL之间仍旧是文件通信，硬盘读写当然是免不了的。
MASTER code由Frode Hansen编写，我进行了一些使用测试工作，范围仅集中在温度部分，CMB偏振的MASTER处理还没有测试过。测试结果MASTER与同功能软件PolSpICE不分伯仲，但MASTER更容易操作，内部过程更加清晰。所以Tony Banday已经决定将MASTER放入下一个HEALPix release版本。
3.Fortran90 Subroutines
这才是HEALPix的核心部分。自带的manual——《HEALPix Fortran90 Subroutines Overview》将所有subroutine的输入输出数据类型规定地明明白白。使用者可以根据自己的需要调用或者修改其中的subroutine。几乎所有关键的子程序都提供单双两种精度供选择，各个子程序也包含很多出错后的屏幕输出信息，方便编译。这一部分最大的优点就是处理过程可完全通过内存操作完成，避免了低效率的硬盘读写。当然作为编写好的Fortran程序，可以改写成为并行程序大大提高效率，这一点也是普通IDL所无法实现的。FastDL可以实现IDL的并行运算，但是对于本身效率不高的IDL来说，花很多钱买来的FastDL就更加成为鸡肋了。
附上关于HEALPix历史的链接：http://healpix.jpl.nasa.gov/healpixBackgroundHistory.shtml
https://m.sciencenet.cn/blog-45289-24134.html
下一篇：ready, ..., r.u.n
从实用的角度来看，HEALPix主要分为三个部分：1.Fortran Facilities; 2.IDL Facilities; 3.Fortran90 Subroutines.
1.Fortran Facilities
这一部分其实是第三部分的整合，包含CMB研究中最常用的手段，生成了若干可执行程序，通过设定参数文件的方式运行。这是HEALPix初学者最先接触的部分，其中“synfast”、“anafast”、“alteralm”和“smoothing”是最常用到的工具。这些命令非常易用，只需要看看manual便可以开始HEALPix之旅。但对于成百上千次的simulation来说，虽然可以用IDL直接调用这些可执行程序，但终究会造成频繁的硬盘读写，因为这些程序之间只能通过文件传输数据，而无法实现内存直接通信，大大降低效率。
2.IDL Facilities
这应该是我最喜闻乐见的部分了，毕竟写IDL程序比写Fortran代码要愉快多了。这一部分包含了几乎所有的HEALPix功能。唯一遗憾的是，目前的最新版本2.01尚无类似于Fortran90 Subroutines中“create_alm”、“alm2map”、“map2alm”等等非常重要的语句。如果需要simulation而又对fortran望而却步，那么仍然需要调用“synfast”、“anafast”等笨重的程序，忍受吭哧吭哧的硬盘读写……不过幸运的是，下一个HEALPix版本就会包含这些很实用的命令。我有幸接触了下个版本会包含的一个重要软件包——MASTER。MASTER全名：Monte Carlo Apodized Spherical Transform Estimator，是一种分析由cut-sky CMB观测估计fullsky CMB功率谱的算法。目前这个软件包中包含的命令是IDL形式的，但涉及time-consuming计算的部分仍然是调用MASTER内部编译好的fortran程序，比如mode-mode correlation kernel的计算。其中Fortran程序与IDL之间仍旧是文件通信，硬盘读写当然是免不了的。
MASTER code由Frode Hansen编写，我进行了一些使用测试工作，范围仅集中在温度部分，CMB偏振的MASTER处理还没有测试过。测试结果MASTER与同功能软件PolSpICE不分伯仲，但MASTER更容易操作，内部过程更加清晰。所以Tony Banday已经决定将MASTER放入下一个HEALPix release版本。
3.Fortran90 Subroutines
这才是HEALPix的核心部分。自带的manual——《HEALPix Fortran90 Subroutines Overview》将所有subroutine的输入输出数据类型规定地明明白白。使用者可以根据自己的需要调用或者修改其中的subroutine。几乎所有关键的子程序都提供单双两种精度供选择，各个子程序也包含很多出错后的屏幕输出信息，方便编译。这一部分最大的优点就是处理过程可完全通过内存操作完成，避免了低效率的硬盘读写。当然作为编写好的Fortran程序，可以改写成为并行程序大大提高效率，这一点也是普通IDL所无法实现的。FastDL可以实现IDL的并行运算，但是对于本身效率不高的IDL来说，花很多钱买来的FastDL就更加成为鸡肋了。
附上关于HEALPix历史的链接：http://healpix.jpl.nasa.gov/healpixBackgroundHistory.shtml
https://m.sciencenet.cn/blog-45289-24134.html
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