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OpenBLAS （BLAS, CBLAS, LAPACK, LAPACKE）のインストール（ソースコードを使用）（MSYS2 ，make を利用 ）（Windows 上）

【要約】 Windows上でOpenBLAS（Basic Linear Algebra Subprograms）をインストールし，動作確認を行う手順を説明している．BLAS(Basic Linear Algebra Subprograms)は，行列演算，ベクトル演算の機能をもったプログラム群である．主な内容としては，GitHubからのソースコードのクローン，MSYS2環境でのビルド，システム環境変数の設定，そしてgccとVisual Studioの両方を使用した動作確認である．インストール手順の説明として，具体的なコマンドラインの操作を示し，環境変数の設定方法も説明している．動作確認では，OpenBLASとLAPACKの両方のプログラム例を使用し，gccとVisual Studio Build Toolsの両方でコンパイルと実行を行う方法を示している．各ステップでエラーチェックについても触れている．Visual Studioの入手方法についても触れている．

【目次】

  1. 前準備
  2. Windows で OpenBLAS のインストール（ソースコードを使用）
  3. OpenBLAS のプログラムをコンパイルし，実行する

OpenBLAS

OpenBLAS はオープンソースの BLAS（Basic Linear Algebra Subprograms）ライブラリである．行列演算や線形代数計算のための関数を提供する．

主な機能：行列乗算（DGEMM）などの関数，マルチスレッド対応，自動的にCPUを検出してコンパイル，

BLAS を用いたプログラムは， https://gist.github.com/xianyi/6930656 などで公開されている．

【BLAS の主な関数】

【関連する外部ページ】

【関連項目】 BLAS, LAPACK

前準備

Git のインストール（Windows 上）

Gitは，分散型のバージョン管理システム．

【手順】

  1. Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）

    次のコマンドを実行

    次のコマンドは，Gitをインストールし，Gitにパスを通すものである．

    次のコマンドでインストールされるGitは 「git for Windows」と呼ばれるものであり， Git，MinGW などから構成されている． 

    winget install --scope machine Git.Git
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\Program Files\Git\cmd\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"

【関連する外部ページ】

【関連項目】 Git バージョン管理システム, Git の利用

OpenBLAS のインストール（Windows 上）

【関連する外部ページ】 https://github.com/xianyi/OpenBLAS/wiki/Installation-Guide

MSYS2 の C/C++/Fortran のインストール（Windows 上）

Windows でのMSYS2 の MINGW64 環境のインストールと，LLVM（Clang, Flang, LLD, LLDB）のインストールと，GNU ツールチェーン類 (gcc, g++, gfortran, gdb, make, ninja, ccache, svn 等) のインストール（MSYS2 を利用 ）: 別ページ »で説明

OpenBLAS のインストール（Windows 上）

  1. OpenBLAS のウェブページを開く

    https://www.openblas.net/

  2. このウェブページで利用条件などを確認

    必ず、最新情報を確認すること

  3. Windows のコマンドプロンプトを実行する．
  4. ソースコードのダウンロード 
    C:
cd /d c:%HOMEPATH%
rmdir /s /q OpenBLAS
git clone --recursive https://github.com/xianyi/OpenBLAS.git
  5. gcc, gfortran のフルパスの確認 
    where gcc
where gfortran
  6. cmake の実行

    https://github.com/xianyi/OpenBLAS/wiki/Installation-Guide の記述による 

    cd /d c:%HOMEPATH%
cd OpenBLAS
make FC=gfortran BINARY=64
  7. make の結果の確認

    エラーメッセージが出なければ OK．

  8. インストール

    「make install」でインストール． 

    make PREFIX="C:/OpenBLAS" install
  9. 終了の確認

    エラーメッセージが出なければ OK．

  10. C:\OpenBLAS の下にファイルができるので確認する 
    dir C:\OpenBLAS
dir C:\OpenBLAS\include
dir C:\OpenBLAS\lib
dir C:\OpenBLAS\bin
  11. Windows のシステム環境変数 Path に次の値を追加することにより，パスを通す．
    • 追加する値: C:\OpenBLAS\bin

    Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）

    次のコマンドを実行 

    powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";C:\OpenBLAS\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
  12. Windows のシステム環境変数 OpenBLAS, OpenBLAS_ROOT に C:\OpenBLAS を設定
    • 値: C:\OpenBLAS

    Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）

    次のコマンドを実行 

    powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"OpenBLAS\", \"C:\OpenBLAS\", \"Machine\")"
powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"OpenBLAS_ROOT\", \"C:\OpenBLAS\", \"Machine\")"

OpenBLAS のプログラムをコンパイルし，実行する

https://gist.github.com/xianyi/6930656 に掲載の プログラムを利用

gcc による動作確認

Windows での確認手順と結果は次の通り

  1. Windows で，コマンドプロンプトを実行
  2. プログラムの準備

    https://gist.github.com/xianyi/6930656 に掲載の プログラムを利用． hoge.cのようなファイル名で保存．

  3. ビルドして実行 
    gcc -I"C:\OpenBLAS\include" -c -o hoge.o hoge.c
gcc -L"C:\OpenBLAS\lib" -o a.exe hoge.o -lopenblas
.\a.exe

Build Tools for Visual Studio による動作確認

https://gist.github.com/xianyi/6930656 に掲載の プログラムを利用

Windows での確認手順と結果は次の通り

  1. Visual Studio の x64 Native Tools コマンドプロンプトを起動．

    * その起動は，Windows のスタートメニューで「Visual Studio 2022」の下の「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」で起動する.（あるいは類似のものを探す）

    「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がないとき:

    C++ ビルドツール (Build Tools) のインストールを行うことで， 「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がインストールされる．その手順は，別ページ »で説明

  2. プログラムの準備

    https://gist.github.com/xianyi/6930656 に掲載の プログラムを利用． hoge.cのようなファイル名で保存．

  3. ビルドして実行 
    cl /I"C:\OpenBLAS\include" hoge.c /link /LIBPATH:"C:\OpenBLAS\lib" libopenblas.dll.a
.\hoge.exe

LAPACK のプログラムをコンパイルし，実行する

eig_lapack.c を使用

gcc による動作確認

Windows での確認手順と結果は次の通り

  1. Windows で，コマンドプロンプトを実行
  2. プログラムの準備

    eig_lapack.c を使用

  3. ビルドして実行 
    gcc -I"C:\OpenBLAS\include" -c -o eig_lapack.o eig_lapack.c
gcc -L"C:\OpenBLAS\lib" -o a.exe eig_lapack.o -lopenblas
.\a.exe

Build Tools for Visual Studio による動作確認

https://gist.github.com/xianyi/6930656 に掲載の プログラムを利用

Windows での確認手順と結果は次の通り

  1. Visual Studio の x64 Native Tools コマンドプロンプトを起動．

    * その起動は，Windows のスタートメニューで「Visual Studio 2022」の下の「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」で起動する.（あるいは類似のものを探す）

    「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がないとき:

    C++ ビルドツール (Build Tools) のインストールを行うことで， 「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がインストールされる．その手順は，別ページ »で説明

  2. プログラムの準備

    eig_lapack.c を使用

  3. ビルドして実行 
    cl /I"C:\OpenBLAS\include" eig_lapack.c /link /LIBPATH:"C:\OpenBLAS\lib" libopenblas.dll.a
.\eig_lapack.exe

【まとめ】WindowsでのOpenBLASのインストールから，gccとVisual Studioの両方での動作確認までの一連のプロセスを説明．