吳小飛　吳海成　趙秋娟

摘 要 endfio實(shí)現(xiàn)了ENDF（文檔1至文檔15）和PENDF格式數(shù)據(jù)的讀寫，并提供文檔的插入、查找等基礎(chǔ)功能。為驗(yàn)證程序工作的正確性和可靠性，本文以CENDL-3.1庫和ENDF-B-VII.1庫數(shù)據(jù)為樣本，對(duì)endfio進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試覆蓋了大部分評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的表達(dá)方式。測(cè)試表明，該接口庫能夠正確讀寫樣本中的所有數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】endfio ENDF 測(cè)試

ENDF（Evaluated Nuclear Data Format）是評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)格式，國際上眾多評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫均采用該格式存儲(chǔ)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)。中國核數(shù)據(jù)中心正致力于開發(fā)一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)-Ruler。Ruler程序本質(zhì)上是一套加工ENDF格式數(shù)據(jù)的工具，因此處理ENDF格式數(shù)據(jù)文件的輸入輸出是整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)。

目前，國際上應(yīng)用最廣的核數(shù)據(jù)加工處理程序是NJOY。NJOY程序提供了一系列處理ENDF 格式I/O的子程序，這些子程序相互正交，構(gòu)成一個(gè)功能完備的工具集。NJOY提供的這套工具與ENDF格式數(shù)據(jù)的文件結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。這種做法的好處是靈活度高，用戶可以根據(jù)自己的功能需求選擇相應(yīng)的子程序，并結(jié)合具體情況進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。該方法在PREPRO、ENDVER等程序中有著廣泛的應(yīng)用，但它有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：第一，這套工具在減輕用戶心智負(fù)擔(dān)方面毫無建樹，使用這套工具的用戶仍然必須非常熟悉ENDF文件結(jié)構(gòu)；第二，這套工具的抽象程度較低，它把底層實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)暴露無余，這意味著當(dāng)ENDF格式發(fā)生變化時(shí)，用戶代碼不得不隨之做出修改，這嚴(yán)重影響了程序的可擴(kuò)展性。此外，NJOY提供的這套工具還決定了用戶代碼中對(duì)ENDF格式數(shù)據(jù)的I/O操作相對(duì)分散，這進(jìn)一步降低了用戶程序的可擴(kuò)展性。目前，新的核數(shù)據(jù)格式GND的制訂與發(fā)布已經(jīng)提上日程，未來Ruler程序需要能夠同時(shí)處理ENDF和GND格式的數(shù)據(jù)。如果沿用NJOY的思路，程序從ENDF格式向GND格式的遷移將十分困難。

綜上，為提高Ruler程序的開發(fā)效率、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性以及實(shí)現(xiàn)計(jì)算模塊與ENDF輸入輸出的相互獨(dú)立，中國核數(shù)據(jù)中心開發(fā)了核評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)接口庫endfio。

1 endfio的主要特點(diǎn)

Endfio的基本設(shè)計(jì)思路是用“API-centric”模型取代原來（NJOY）的“file-centric”模型。它將NJOY中分散的I/O操作集中起來并封裝成庫，隱藏具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只向用戶開放應(yīng)用編程接口（API）。這樣，用戶只需要基于API編程，從而徹底從繁雜的ENDF格式細(xì)節(jié)中解放出來。

Endfio庫由兩部分組成，數(shù)據(jù)類型和用戶接口。數(shù)據(jù)類型由一系列層次分明的結(jié)構(gòu)體組成，最頂層的結(jié)構(gòu)是endf_file。與ENDF格式定義了核數(shù)據(jù)在磁盤文件中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)類似，endf_file類型定義了核數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它實(shí)際上建立了磁盤與內(nèi)存中數(shù)據(jù)的一一映射。新I/O系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型在設(shè)計(jì)上遵循了三個(gè)原則：一是數(shù)據(jù)變量的命名盡量保持與《ENDF格式手冊(cè)》一致，這樣做的好處是省掉了說明文檔的書寫，用戶在使用這些數(shù)據(jù)類型時(shí)參閱《ENDF格式手冊(cè)》即可；二是盡量提高變量名稱的復(fù)用性，同一變量名在不同的（互斥）分支下可以指代不同的物理量，這一做法為用戶代碼提供了便利；三是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，提高內(nèi)存使用效率。

表1列出了endfio提供的五個(gè)用戶接口及其功能。子程序read_endf_file和write_endf_file顧名思義，實(shí)現(xiàn)了（P）ENDF格式數(shù)據(jù)文件的讀寫。前面提到，新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型大量使用了動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，子程序del_endf則負(fù)責(zé)回收這些內(nèi)存。insert_mt和find_mt和前面三個(gè)接口不同，它們實(shí)際上分別代表一系列重載過程，用戶調(diào)用這兩個(gè)接口時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)傳遞參數(shù)的類型和數(shù)量自動(dòng)選擇匹配的子程序。

與NJOY處理ENDF格式I/O的做法相比，endfio的抽象程度更高，這使得用戶代碼與ENDF文件的繁雜結(jié)構(gòu)相隔絕。當(dāng)ENDF格式發(fā)生改變時(shí)，endfio會(huì)相應(yīng)變化，而用戶代碼則只需做少量修改，甚至不做修改。此外，由于用戶代碼與I/O庫相互獨(dú)立，將用戶代碼從ENDF格式遷移到新數(shù)據(jù)格式（如GND）的工作將大大簡(jiǎn)化。

2 endfio的測(cè)試

整個(gè)測(cè)試流程如圖1所示。利用endfio編寫函數(shù)moder，該函數(shù)實(shí)現(xiàn)了ENDF格式數(shù)據(jù)文件進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。我們從十進(jìn)制文件tape20出發(fā)，先用moder轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制文件tape21，再用moder將tape21重新轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制文件tape22。利用文件比對(duì)工具diff比較文件tape20和tape22，如果兩者內(nèi)容一致，則認(rèn)為endfio工作正確。

目前endfio能夠讀寫ENDF（文檔1至文檔15）和PENDF格式數(shù)據(jù)。我們以CENDL-3.1庫和ENDF-B-VII.1庫數(shù)據(jù)為樣本進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)endfio兩次轉(zhuǎn)換后得到的文件與原始文件內(nèi)容基本相同，少許差異來源于ENDF格式本身的缺陷（ENDF數(shù)據(jù)存在冗余和不一致）。

3 總結(jié)

本文介紹了評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)接口庫endfio。該庫能夠正確處理ENDF（文檔1至文檔15）和PENDF格式文件的讀寫，并提供文檔的插入、查找等基礎(chǔ)功能?；谠搸焯峁┑腁PI，用戶代碼處理ENDF數(shù)據(jù)時(shí)將把重心放在物理模塊的功能開發(fā)，而不是處理ENDF格式細(xì)節(jié)上。為驗(yàn)證程序工作的正確性和可靠性，本文以CENDL-3.1庫和ENDF-B-VII.1庫數(shù)據(jù)為樣本，對(duì)endfio進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試表明，該庫能夠正確讀寫樣本中的所有數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

吳小飛（1989-），男，江西省上饒市人。碩士研究生學(xué)歷。粒子物理與原子核物理專業(yè)。

作者單位

中國原子能科學(xué)研究院中國核數(shù)據(jù)中心 北京市 102413