2026 年面向工程师和科学家的 100 款最佳 Linux 软件

MATLAB

MATLAB 是一个基于矩阵及其自身高级语言的数值计算环境。其主要功能涵盖线性代数、优化、信号和图像处理、统计和绘图，并通过 Simulink 实现控制系统的框图建模和代码生成。典型用户包括控制工程师、信号处理专家、仪器实验室以及在将算法转化为生产代码之前进行原型验证的研究人员。MATLAB 以其工具箱而闻名，这些工具箱为从机器学习到航空航天等领域添加了专用功能。Cleve Moler 于 20 世纪 70 年代末在新墨西哥大学编写了第一个版本，旨在方便学生访问 LINPACK 和 EISPACK 库。1984 年，Jack Little、Moler 和 Steve Bangert 共同创立了 MathWorks 公司。MATLAB 是一款付费商业软件。R2025b 版本已在 Ubuntu 20.04、22.04 和 24.04、Debian 12 和 13 以及 RHEL 9（9.2 及更高版本）上验证通过。数据采集​​工具箱和电子表格链接在 Linux 系统上不可用。

特征特点

• 一种基于矩阵的语言，拥有非常庞大的工具箱目录
• Simulink框图及代码生成
• 实时编辑器笔记本，可混合代码、结果和文本
• 通过专用工具箱实现并行计算和GPU阵列

Linux 系统要求： 已在 Ubuntu 20.04、22.04 和 24.04、Debian 12 和 13 以及 RHEL 9（版本 9.2 及更高版本）上验证。其他内核版本为 4.18 或更高版本且 glibc 版本为 2.28 或更高版本的发行版也可能运行，但支持可能有限。最低内存要求为 8 GB，建议 16 GB，强烈建议使用固态硬盘 (SSD)。未来的版本将需要支持 AVX2 指令集的处理器。

Linux 系统下可用于数值建模的 Mathcad、OriginPro 甚至 Microsoft Excel 的替代方案。

Wolfram Mathematica

Wolfram Mathematica 是一款基于 Wolfram 语言的技术计算系统。Wolfram 语言是一种符号语言，它使用同一种语法来表示代数、微积分、图形、数据导入和机器学习等功能。用户可以在笔记本中编写代码、公式、图表和文本。物理学家、数学家、工程师和定量分析师使用它来推导精确结果、测试模型和发布交互式文档。Mathematica 以其符号引擎和丰富的内置知识库而闻名，这些内置知识库包含化学、地理和物理等领域的精选数据。Stephen Wolfram 于 1988 年 6 月发布了第一个版本，此后 Wolfram Research 一直致力于开发和维护 Mathematica。Mathematica 是一款付费商业软件，提供学术版和站点版许可证。它还拥有原生 Linux 版本，因此笔记本可以在 Linux 和其他系统之间无缝切换。

特征特点

• 一种语言的符号和数值引擎
• 带有动态控件的交互式笔记本
• 内置精选数据集
• 支持多种数据格式的导入和导出

Linux 系统要求： Wolfram 15.0 已在 Ubuntu 22.04、24.04 和 26.04、RHEL 8 至 10、AlmaLinux 8 至 10、Debian 11 至 13、Fedora 43 和 44、openSUSE Leap 16 以及 SUSE Linux Enterprise Server 15 和 16 (x86-64) 上进行了全面测试。其他内核版本为 4.18 或更高版本且 glibc 版本为 2.28 或更高版本的发行版也可能适用，但较新的发行版可能需要额外的兼容库。建议使用约 23 GB 的磁盘空间（不含本地文档则为 10 GB）以及 4 GB 或以上的内存。

Linux 系统下可替代 Mathcad，或 Windows 系统下可替代 Maple 的工具。

Maple

Maple 是一款计算机代数系统和数值环境，适用于符号数学、精确运算、微分方程、优化和技术文档。其工作表界面融合了文本、方程、代码和图表，名为 MapleSim 的插件可用于构建物理模型。工程专业的学生和教师广泛使用它，工程师们也依靠它来推导公式，例如控制律或运动链，然后再将其转化为代码。Maple 以其强大的符号求解器和丰富的教学工具而闻名。它的研究始于 1980 年加拿大滑铁卢大学，现在由 Maplesoft 公司开发和销售。它是付费商业软件，并提供适用于工作站和服务器的 Linux 版本。

特征特点

• 用于代数、微积分和微分方程的符号求解器
• 结合文字、数学和图表的练习题
• MapleSim 物理建模插件
• 精确算术和任意精度

Linux 系统要求： Maple 2026 for Linux x64 推荐使用 Red Hat Enterprise Linux 8 和 9 以及 SUSE Linux Enterprise Desktop 15，并建议配备 8 GB 内存和 10 GB 磁盘空间。Maplesoft 许可证管理器需要 Linux 上的 LSB 兼容性，因此如果激活时报告主机 ID 错误，请安装 lsb 软件包。

Linux 系统中 Mathcad 或 SMath Studio 的替代方案。

GNU Octave

GNU Octave 是一款免费的开源数值计算语言和环境，遵循 GNU 通用公共许可证 (GPL) 发布。它的语法与 MATLAB 非常接近，因此许多脚本只需稍作修改即可运行。它涵盖线性代数、微分方程、优化、信号处理和绘图等领域，并且可以调用 C、C++ 和 Fortran 代码。学生、研究人员和工程师在缺少 MATLAB 许可证的情况下会使用 Octave，例如在共享集群节点或教学实验室中。Octave 以其与 MATLAB 的高度兼容性而闻名，是目前最兼容的免费软件之一。John W. Eaton 于 1988 年左右开始开发 Octave，最初是作为化学反应器设计课程的配套软件，并于 1993 年发布了第一个公开版本。Octave 是一个 GNU 项目，Linux 是其主要支持平台之一。

特征特点

• MATLAB兼容语法
• 通过 Octave Forge 进行打包系统
• 命令行和图形界面
• 调用 C、C++ 和 Fortran 代码

Linux 系统要求： 无需额外安装。Octave 已包含在主流发行版中。

Linux 上 MATLAB 或 Mathcad 的替代方案（适用于 Windows）。

Scilab

Scilab 是一个免费的开源数值计算平台，拥有自己的脚本语言、矩阵运算、优化、信号处理以及 2D 和 3D 图形功能。其 Xcos 编辑器可以构建动态系统的框图，类似于 Simulink 在 MATLAB 系列中的作用。当许可费用是主要考虑因素或需要开源代码库时，控制工程师、教师和工业用户通常会选择 Scilab。Scilab 以其 Xcos 编辑器和法国研究背景而闻名：它由法国国家信息与自动化研究所 (INRIA) 的研究人员在 20 世纪 90 年代创建。Scilab 可在 Linux、Windows 和 macOS 系统上运行。由于 Scilab 的库目录较小，因此在移植大型 MATLAB 项目之前，请务必确认所需的工具箱是否存在。

特征特点

• Xcos框图编辑器和模拟器
• 自研的脚本语言，支持矩阵运算
• 通过 Atoms 系统添加模块
• 优化和信号处理功能

Linux 系统要求： 没有特殊要求。主流发行版都有相应的软件包。

Linux 上 MATLAB 和 Simulink 或 Mathcad 的替代方案（Windows 系统）。

SageMath

SageMath 是一个免费的开源数学系统，它将许多现有的库（例如代数、数论、图论和数值分析库）封装在一个基于 Python 的通用接口之后。用户可以在笔记本或脚本中编写命令，无需学习每个引擎即可调用它们。数学家、密码学研究人员和教师都在使用它，工程师在需要使用 Python 进行符号运算时也会使用它。SageMath 的目标是成为 Magma、Maple、Mathematica 和 MATLAB 的可行开源替代方案。William Stein 于 2005 年启动了该项目。Sage 可在 Linux 上原生运行，发行版软件包或容器简化了安装过程。

特征特点

• 基于 Python 的多种数学库接口
• 笔记本电脑界面
• 精通数论、组合数学和密码学
• 符号计算和数值计算相结合

Linux 系统要求： 没有特定的发行版要求。通常通过发行版软件包、conda 或容器进行安装，依赖项较多。

Linux 上 Maple 和 Mathematica 的 Windows 替代方案。

朱莉娅

Julia 是一种免费的开源编程语言，用于数值和科学计算。它通过 LLVM 进行即时编译，因此循环和数组代码的运行速度接近 C 语言，而语法又与 MATLAB 和 Python 非常接近。其主要功能包括多重分派、包管理器、内置并行处理以及对 C、Fortran 和 Python 库的调用。研究人员将其用于微分方程、优化、气候和定量建模，工程师则将其用于无需重写的快速原型开发。Julia 因解决了双语言问题而闻名。Jeff Bezanson、Stefan Karpinski、Viral Shah 和 Alan Edelman 在麻省理工学院 (MIT) 创立了 Julia，并于 2012 年正式发布，1.0 版本于 2018 年 8 月发布。官方提供 Linux 二进制文件。

特征特点

• 多重调度作为核心设计
• 通过 LLVM 进行即时编译
• 内置包管理器
• 通过软件包实现原生并行性和 GPU 支持

Linux 系统要求： 无需任何要求。官方 Linux 二进制文件可供下载。

Linux 上 MATLAB 或 Mathcad 的替代方案（适用于 Windows）。

R

R 是一种免费的开源语言和环境，用于统计计算和图形绘制。它提供数据框、线性与非线性建模、时间序列分析、假设检验、聚类分析和图形系统，CRAN 上数以千计的贡献包使其功能扩展到几乎所有领域。统计学家、生物学家、社会科学家和工程师都使用它来设计实验、分析测量数据并撰写可复现的报告。R 以其丰富的软件包库和 ggplot2 图形包而闻名。Ross Ihaka 和 Robert Gentleman 于 20 世纪 90 年代初在奥克兰大学创建了 R，其设计灵感来源于 S 语言，并于 2000 年发布 1.0 版本，成为 GNU 项目。在 Linux 系统上，R 可以通过发行版软件包安装，并且 Rscript 可以无人值守地运行分析，非常适合集群作业。

特征特点

• 数据框和基于公式的建模
• CRAN软件包存档
• ggplot2 和灵活的图形系统
• 用于生成可复现报告的 R Markdown

Linux 系统要求： 对基础系统没有要求。从源代码编译的软件包需要 C、C++ 或 Fortran 编译器以及开发库。

Linux 系统下可部分替代 Minitab、JMP 或 IBM SPSS Statistics 的产品。

FreeCAD

FreeCAD 是一款免费开源的参数化 3D 建模软件。它的工作台涵盖零件设计、草图绘制、装配、2D 制图、建筑设计、有限元分析、CAM 路径等诸多功能，几乎所有功能都可通过 Python 脚本实现。机械设计师、制造商、建筑师和研究人员使用它来构建可编辑模型并交换 STEP 或 STL 文件。FreeCAD 以其模块化架构和作为最完整的免费参数化建模软件而闻名。Jürgen Riegel、Werner Mayer 和 Yorik van Havre 于 2002 年左右创建了 FreeCAD，1.0 版本于 2024 年 11 月发布。1.1 版本于 2026 年 3 月 25 日发布，随后是 1.1.1 版本。FreeCAD 可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 基于参数历史的建模
• 用于零件设计、装配、绘图、有限元分析和计算机辅助制造的工作台
• Python 控制台和宏录制
• STEP、IGES 和 STL 格式的导入和导出

Linux 系统要求： 无需特定发行版。需要支持 OpenGL 的显卡驱动程序。可通过发行版软件包或 Flatpak 安装。

Linux 系统下 SolidWorks、Autodesk Inventor 或 Autodesk Fusion 的替代方案。

OpenSCAD

OpenSCAD 是一款免费的开源实体建模软件，它使用代码来描述零件，而不是绘制图形。基本图形、布尔运算、循环和变量生成几何体，程序可以导出 STL 和其他格式。夹具、外壳、机械套件和参数化零件族的设计人员经常使用它，尤其是在需要通过编辑数字来更改尺寸且设计必须进行版本控制的情况下。它以文本优先的方法和庞大的设计共享社区而闻名。Clifford Wolf 于 2009 年左右创建了 OpenSCAD，Marius Kintel 多年来一直维护着它。它缺少自由曲面建模功能，因此有机形状最好使用其他软件来创建。它可以在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 代码中定义的几何形状
• 对基本元素进行布尔运算
• 参数化设计的变量和循环
• 一个无需编辑代码即可更改参数的自定义面板

Linux 系统要求： 无需任何要求。主流发行版均已提供。

Linux 平台上的 SolidWorks 替代方案是 Autodesk Fusion，它适用于简单的参数化零件设计。

CadQuery

CadQuery 是一个基于 OpenCascade 几何内核的免费开源 Python 参数化 CAD 库。模型实际上是一个脚本，它将草图、拉伸、圆角和布尔运算串联起来，最终结果可以导出为 STEP、STL 等格式。工程师们希望在自动化工作流程中使用 CAD，例如生成零件族、运行优化循环或在持续集成中测试设计。CadQuery 以其流畅易读的界面和将设计视为代码的特性而闻名。该项目始于 2010 年代，并由一个活跃的社区维护。Linux 系统安装 CadQuery 仅需 Python 和相应的软件包。

特征特点

• Fluent Python 接口
• OpenCascade 几何内核
• 导出为 STEP 和 STL 格式
• 可在 Jupyter Notebook 和专用编辑器中使用

Linux 系统要求： 除了已安装受支持的 Python 版本外，无需其他要求。

Linux 平台上的 SolidWorks 和 Autodesk Inventor 的替代方案，它们都具备宏或规则接口。

SolveSpace

SolveSpace 是一款免费开源的参数化 CAD 程序，带有用于 2D 草图和 3D 装配体的约束求解器。它支持拉伸、旋转、布尔运算、零件链接以及 2D 工程图和 3D 格式的导出。机构设计师、制造商和工程师使用它进行运动学布局和小型零件的设计，在这些情况下，轻便快捷的工具比大型套件更胜一筹。它以体积小、启动快和可靠的约束求解而闻名。Jonathan Westhues 于 2008 年左右创建并发布了该程序，此后一直由社区维护。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 基于约束的二维草图绘制
• 三维参数化实体和装配体
• 导出二维图纸和网格文件
• 安装非常小

Linux 系统要求： 无需任何要求。主流发行版都有相应的软件包。

Linux 的替代方案： Autodesk Fusion 和 SolidWorks 用于小型机械装置。

BRL-CAD

BRL-CAD 是一款基于构造实体几何的免费开源实体建模系统，拥有面向命令的界面、几何转换器、光线追踪器和分析工具。它通过将基本图形与布尔运算相结合来建模实体，并能计算光线或弹丸穿过模型的路径。国防研究人员、漏洞分析师和需要精确实体几何的工程师都在使用它。BRL-CAD 以其悠久的历史和光线追踪引擎而闻名。它的开发始于 1979 年，由美国陆军弹道研究实验室的 Mike Muuss 领导，并于 2004 年以开源形式发布。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 构造实体几何建模
• 光线追踪和基于光线的分析
• 几何转换器
• 命令行建模器和图形编辑器

Linux 系统要求： 无需任何要求。可从源代码构建，并且有适用于多种发行版的软件包。

Linux 的替代方案： Rhinoceros 和 SolidWorks 用于实体建模任务。

Onshape

Onshape 是一款专业的参数化 CAD 和数据管理系统，完全在 Web 浏览器中运行，因此除了浏览器之外，无需在 Linux 机器上安装任何其他软件。它涵盖零件、装配体、工程图、钣金、曲面和配置等功能，并内置版本控制和实时多人编辑功能。产品设计团队、初创公司、学校和分布式工程团队都在使用它。Onshape 以其作为首个全云 3D CAD 系统而闻名。该公司由包括 Jon Hirschtick 在内的前 SolidWorks 高管于 2012 年创立，并于 2015 年正式发布产品，PTC 于 2019 年收购了该公司。Onshape 采用订阅模式，并提供一个免费计划供非商业用途使用，该计划下所有文档均公开。使用 Onshape 需要连接互联网。

特征特点

• 全云架构
• 内置分支、合并和版本历史记录功能
• 实时协作
• 用于自定义建模功能的 FeatureScript

Linux 系统要求： 只需一个最新版本的网络浏览器和网络连接即可。本地无需安装任何软件。

Linux 系统下 SolidWorks、Autodesk Inventor 或 PTC Creo 的替代方案。

LinuxCNC

LinuxCNC 是一款免费开源的机床控制器，可从 PC 端驱动铣床、车床、雕刻机、等离子切割机、机器人和其他运动系统。它能够解析 G 代码、规划协调运动、运行实时层以实现精确计时，并提供可配置的操作界面和硬件抽象层。车间、大学和定制机床制造商都使用它来避免使用专有控制器。它以可在配备实时内核的普通 PC 硬件上运行而闻名。该项目源自美国国家标准与技术研究院 (NIST) 在 20 世纪 90 年代开发的增强型机床控制器 (EMC)，并于 2011 年更名为 LinuxCNC。顾名思义，它运行在 Linux 系统上。

特征特点

• G代码解释器
• 实时运动规划
• 硬件抽象层用于连接机器
• 多种操作界面，例如 AXIS

Linux 系统要求： 运行该机器需要实时内核：PREEMPT-RT、RTAI 或 Xenomai。该项目提供基于 Debian 13 Trixie 和 Debian 12 Bookworm 的可安装 ISO 镜像，这些镜像均带有 PREEMPT-RT 内核。LinuxCNC 2.9 不支持 Debian 9 或更早版本。在标准内核上，它只能以模拟模式运行。

Linux 上 Mach3 和 Mach4 的替代方案。

Ansys Mechanical

Ansys Mechanical 是 Ansys 仿真套件中的结构分析系列，通过 Mechanical APDL 命令驱动求解器和 Workbench 图形界面提供。它涵盖静态、模态、谐波、瞬态、热、接触和非线性分析，并可与优化和其他物理场连接。航空航天、汽车、能源和电子行业的工程师和分析师都在使用它，大型模型可在集群上运行。它以其悠久的历史和丰富的单元库而闻名。John Swanson 于 1970 年创立了 Swanson Analysis Systems 公司，该公司后来发展成为 Ansys。它是付费商业软件。2026 R1 版本支持 RHEL 8.8、8.10、9.4 和 9.6，SLES 15 SP5 至 SP7，Ubuntu 22.04 和 24.04，以及 Rocky Linux 8.10、9.4 和 9.6。

特征特点

• 命令行驱动的 APDL 和图形化工作台
• 非线性接触和大变形
• 与热力学和流体分析的耦合
• 参数研究和优化

Linux 系统要求： 2026 R1 版本列出了 RHEL 8.8、8.10、9.4 和 9.6，SLES 15 SP5 至 SP7，Ubuntu 22.04 和 24.04，以及 Rocky Linux 8.10、9.4 和 9.6。并非所有产品都适用于所有 Linux 平台。

Linux 系统下 SolidWorks Simulation 或 Autodesk Inventor Nastran 的替代方案。

Abaqus

Abaqus 是达索系统 SIMULIA 公司开发的有限元软件套件，包含用于隐式分析的 Abaqus/Standard 和用于快速、高度非线性事件分析的 Abaqus/Explicit。它能够处理接触、大变形、塑性、橡胶和复合材料等问题，并耦合结构、热效应和其他效应。汽车、航空航天、生物医学和材料工程师使用它来解决碰撞、成型、密封和断裂问题。Abaqus 以其可靠的非线性收敛性和扩展材料行为的用户子程序而闻名。David Hibbitt、Bengt Karlsson 和 Paul Sorensen 于 1978 年创立了该公司，达索系统于 2005 年收购了它。Abaqus 是一款付费商业软件。莱布尼茨超级计算中心在其 Linux 集群上使用 Slurm 运行 Abaqus 2026。

特征特点

• 隐式和显式求解器
• 高级接触和材料模型
• 用户子程序扩展行为
• 通过 Python 编写脚本

Linux 系统要求： 厂商会为每个版本发布一个平台矩阵。在莱布尼茨超级计算中心，2026 版本运行在 SLES 15 SP4 或更高版本上。

Linux 系统下 SolidWorks Simulation 或 Autodesk Inventor Nastran 的替代方案。

COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics 是一款有限元环境，旨在将多种物理效应耦合到一个模型中，例如热学、结构、流体、电磁学、声学和化学输运。模型构建器、应用程序构建器以及针对特定领域的附加模块可指导用户工作，并且模型可以转换为应用程序。研究人员、产品开发人员和教师都在使用它，尤其是在涉及多种物理相互作用的情况下。它以其基于方程的灵活性和易于耦合的特性而闻名。COMSOL 于 1986 年在斯德哥尔摩成立，最初名为 Femlab，并于 2005 年更名为现名。它是一款付费商业软件。COMSOL 支持 Ubuntu、Debian 和 RHEL 的长期支持 (LTS) 版本，并且不再为超过其初始 LTS 期限的发行版提供支持。

特征特点

• 具有统一工作流程的模型构建器
• 基于方程的物理耦合
• 用于将模型发布为应用程序的应用程序构建器
• 特定字段的附加模块

Linux 系统要求： 维护Ubuntu、Debian和RHEL的长期支持（LTS）版本。不再为超过初始LTS期的发行版提供延期支持。

Linux 平台上的 SolidWorks Simulation 替代方案：Autodesk CFD。

Simcenter Nastran

Simcenter Nastran 是 Nastran 系列中的西门子求解器。它能够处理线性和非线性静态、动态、声学、转子动力学、气动弹性、热分析和优化问题，既可独立运行，也可集成到 Simcenter 3D 中。航空航天、汽车、电子和重型机械工程师使用它来构建大型结构模型。Nastran 起源于 20 世纪 60 年代美国国家航空航天局 (NASA) 资助的航空航天飞行器结构分析项目，之后多家公司开发了商业版本。西门子版本源自 NX Nastran，是一款付费商业软件。Nastran 系列可在 Windows 和 Linux 系统上运行，非常适合在计算服务器上进行批量运行，同时在工作站上准备模型。

特征特点

• 线性解和非线性解
• 动力学、声学和转子动力学
• 气动弹性
• 优化

Linux 系统要求： 未找到适用于独立求解器的西门子公开平台列表。Nastran 系列产品可在 Windows 和 Linux 系统上运行，西门子会根据每个版本向客户提供具体的发行版列表，因此请在安装前索取适用于您版本的发行版列表。

Linux 平台上的 Autodesk Inventor Nastran 和 SolidWorks Simulation 的替代方案。

LS-DYNA

LS-DYNA 是一款通用瞬态有限元软件，它拥有强大的显式求解器和隐式求解器。它能够模拟碰撞安全性、金属成形、冲击、爆炸、跌落试验和地震响应，并支持多种材料和接触模型。汽车碰撞测试团队、航空航天工程师、国防分析师和研究人员都在使用它，并且它能够跨集群节点扩展。LS-DYNA 以其整车碰撞模拟而闻名。John Hallquist 于 1976 年在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开始使用 DYNA3D 进行相关研究，并于 1987 年创立了利弗莫尔软件技术公司 (Livermore Software Technology Corporation)，该公司于 2019 年被 Ansys 收购。LS-DYNA 是一款付费商业软件。在 ​​Linux 系统上，该求解器可以以共享模式和分布式模式运行。Ansys 工作人员表示，2022 R2 版本并未完全支持 Linux 上的 Workbench 界面，因此团队通常需要通过命令行运行输入文件。

特征特点

• 显式时间积分与隐式选项
• 许多接触和材料模型
• 无网格和粒子方法
• 共享内存和分布式内存并行

Linux 系统要求： Ansys 声称其求解器支持 RHEL 9.4。但一位 Ansys 员工在 2023 年表示，Rocky Linux 不受支持。请查看当前的 Ansys 平台列表。

Linux 上 Abaqus Explicit 和 Altair Radioss 的替代方案（适用于 Windows）。

Code_Aster

Code_Aster 是一款免费开源的有限元求解器，用于结构和热力学分析，由法国电力公司 (EDF) 根据 GPL 协议发布。它涵盖非线性力学、疲劳、断裂、接触、动力学以及热力学耦合问题，并提供命令行脚本来编写所有计算过程。核工程师、土木工程师和机械工程师经常使用它，通常通过 Salome-Meca 平台进行部署。Code_Aster 以其广泛的物理覆盖范围和在核电站研究领域的长期应用而闻名。EDF 于 1989 年开始开发，并于 2001 年将其开源。它的学习曲线较为陡峭，部分文档为法语。Code_Aster 运行于 Linux 系统，通常通过 Linux 发行版和容器进行安装。

特征特点

• 非线性力学、疲劳和断裂
• 热力耦合分析
• Python 中的命令文件
• Salome-Meca 整合

Linux 系统要求： 没有特殊要求。通常使用 Salome-Meca 发行版和容器。

Linux 系统下 Abaqus 或 Windows 系统下 Ansys Mechanical 的替代方案。

计算X

CalculiX 是一款免费开源的有限元程序，包含求解器 CCX 和图形化前后处理器 CGX。求解器读取的输入格式与 Abaqus 类似，可处理线性和非线性静态、动态、传热、接触以及一些耦合分析。学生、小型工程公司和研究人员无需支付许可费用即可将其用于中小型模型。它以类似 Abaqus 的语法而闻名，这降低了 Abaqus 用户的使用门槛。求解器由 Guido Dhondt 编写，前处理器由 Klaus Wittig 编写，开发工作始于 20 世纪 90 年代末。许多用户将其与 Gmsh 或 SALOME 配合使用进行网格划分。它可通过 Linux 发行版软件包和源代码构建版本获取。

特征特点

• 分离式求解器和预处理器
• 类似Abaqus的输入格式
• 静力学、动力学、传热和接触
• 灯光装置

Linux 系统要求： 无需额外安装。主流发行版中已有相关软件包。

Linux 系统下可替代 SolidWorks Simulation、Autodesk Inventor Nastran 或 Windows 系统下 Abaqus 的软件。

埃尔默有限元

Elmer 是芬兰科学信息技术中心 (CSC) 开发的一款免费开源的多物理场有限元软件包。它的求解器涵盖传热、流体流动、结构力学、电磁学、声学等多个领域，并通过 MPI 并行耦合多个物理场，实现一次运行。需要特殊物理场耦合或希望通过用户代码修改求解器的研究人员和工程师都会使用 Elmer。Elmer 以其灵活的耦合方式以及在冰川和微系统研究中的应用而闻名。Elmer 的开发始于 1995 年，由芬兰的大学、研究机构和企业合作完成，并于 2005 年由 CSC 开源发布。它运行于 Linux 系统，并提供 ElmerGUI 图形界面。

特征特点

• 一次运行中耦合多物理场
• 通过 MPI 进行并行执行
• ElmerGUI 前端
• Fortran 中的用户函数

Linux 系统要求： 无需发行版。并行使用需要 MPI 库。

Linux 系统下 COMSOL Multiphysics 和 Windows 系统下 Ansys Workbench 的替代方案。

FEniCSx

FEniCSx 是一个免费的开源平台，用于使用有限元方法求解偏微分方程。用户用 Python 编写问题的变分形式，系统会生成高效的底层代码，并将其汇编成并行求解程序，其核心库为 DOLFINx。应用数学、力学和地球物理学领域的研究人员将其用于构建新的模型和离散化方法。FEniCSx 的优势在于能够将方程写得更接近其数学形式。FEniCS 项目始于 2003 年，由芝加哥大学和查尔姆斯理工大学共同开发，FEniCSx 是其新一代产品。它主要在 Linux 系统上开发，可通过 conda、Docker 或发行版软件包进行安装。

特征特点

• 以变​​分形式表示的方程
• 自动代码生成
• 并行装配
• Python 接口

Linux 系统要求： 无需特定发行版。可通过 conda、Docker 或发行版软件包安装，并支持使用 MPI 进行并行运行。

Linux 平台上的 COMSOL Multiphysics 替代方案，MATLAB PDE Toolbox。

格姆什

Gmsh 是一款免费开源的网格生成器，内置 CAD 引擎、可脚本化的几何语言、Python 和 C++ 接口以及后处理器。它可以创建一维、二维和三维有限元网格，并提供尺寸字段来控制单元密度，同时支持多种求解器使用的网格格式。工程师和研究人员将其用于 CalculiX、Elmer 和 FEniCSx 等求解器，也可将其作为命令行网格生成器集成到自动化流程中。Gmsh 以其高质量的网格划分算法、小巧的体积和可脚本化的特性而闻名。它由 Christophe Geuzaine 和 Jean-François Remacle 开发，并于 1996 年发布了第一个版本。Gmsh 采用 GPL 协议发布，并可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 内置CAD引擎
• 用于几何体和网格控制的脚本语言
• 元素密度尺寸场
• Python、C++ 和 Julia 的接口

Linux 系统要求： 无硬性要求。图形模式需要 OpenGL。

Linux 系统下 Altair HyperMesh、Ansys Meshing 或 Pointwise 的替代方案。

莎乐美

SALOME 是一个免费的开源平台，用于数值模拟的预处理和后处理。它的模块涵盖几何体创建和修复、网格划分、可视化以及与求解器的耦合，整个流程由 Python 控制台脚本控制。使用 Code_Aster、Code_Saturne 或其他开源求解器的工程师都在使用 SALOME，Salome-Meca 发行版将其与 Code_Aster 打包在一起。SALOME 以将 OPEN CASCADE 几何内核与集成式研究工作流程相结合而闻名。它由 CEA、EDF 和 OPEN CASCADE 于 2000 年左右开始开发，采用 LGPL 许可协议，Linux 是其主要平台。

特征特点

• 几何、网格和可视化模块
• 用于脚本研究的 Python 控制台
• OPEN CASCADE 几何内核
• 与 Code_Aster 耦合

Linux 系统要求： 该项目发布适用于特定发行版的二进制文件，例如 9.x 下载包中包含 Debian、CentOS、Fedora 和 Ubuntu LTS 版本，以及一个对 glibc 库有最低要求的通用 Linux 二进制文件。这些二进制文件可能适用于其他发行版，例如 RHEL，但无法保证。请查看下载页面以获取最新列表。

Ansys SpaceClaim、Altair HyperMesh 和 Siemens Femap 的 Linux 替代方案。

ParaView

ParaView 是一款免费的开源应用程序，用于可视化大型科学数据集。它基于 VTK 库构建，提供切片、等高线、流线、体绘制、动画和 Python 脚本接口等功能。其客户端-服务器模式将繁重的计算任务放在集群节点上，而用户则在笔记本电脑上进行操作。仿真工程师、物理学家和气候科学家使用它来检查结果，它也是 OpenFOAM 算例的常用查看器。ParaView 以处理单台机器无法处理的大型数据集而闻名。它由 Kitware 与洛斯阿拉莫斯国家实验室合作开发，并获得美国能源部的资助，首个版本于 2002 年发布。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 客户端-服务器操作
• Python脚本
• 原位可视化
• 大多数模拟格式的读者

Linux 系统要求： 无需任何要求。无头服务器使用离屏渲染构建。

Linux 系统中 Tecplot 360、Ansys CFD-Post 或 Altair HyperView 的替代方案。

访问

VisIt 是一款免费开源的并行可视化和分析工具。它提供绘图、切片、查询、表达式和脚本功能，专为在分布式系统上处理海量网格数据而设计。国家实验室和大学的物理学家、工程师和计算科学家使用它来分析无法在笔记本电脑上处理的结果。VisIt 起源于美国能源部的高级模拟和计算项目。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室于 2000 年左右启动了该项目。它通常在 Linux 集群平台上运行。

特征特点

• 大型网格的并行渲染
• 表达式语言
• 查询和脚本
• 支持多种科学文件格式

Linux 系统要求： 无需额外配置。通常在集群上通过项目二进制文件安装。

Linux 系统中 Tecplot 360 或 EnSight 的替代方案。

Tecplot 360

Tecplot 360 是一款用于 CFD 和测试数据的商业绘图和可视化软件包。它提供 XY、2D 和 3D 图、等值线图、流线图、动画和宏语言，其 Python 接口 PyTecplot 可自动生成报告。航空航天、涡轮机械和汽车工程师使用它来生成高质量的报告图表，并将仿真结果与测量结果进行比较。它以其专用的 CFD 工作流程和 SZL 文件格式而闻名。Tecplot 公司自 20 世纪 80 年代以来一直在开发该软件。Tecplot 360 是一款付费软件。供应商列出的支持 Linux 系统包括 RHEL 8 和 9、Rocky Linux 8 和 9、Ubuntu 22.04 和 24.04 LTS 以及 SUSE Linux Enterprise Desktop 15。

特征特点

• 一款工具即可完成 XY、2D 和 3D 绘图
• PyTecplot 自动化
• 宏语言
• Vulkan渲染引擎

Linux 系统要求： RHEL 8 和 9，Rocky Linux 8 和 9，Ubuntu 22.04 和 24.04 LTS，SUSE Linux Enterprise Desktop 15。

Ansys CFD-Post 和 OriginPro 的 Linux 替代方案。

Ansys Fluent

Ansys Fluent 是一款通用型商业 CFD 求解器。它能够处理不可压缩和可压缩流动、湍流、传热、燃烧、多相流以及许多其他模型，并包含 Fluent Meshing 等网格划分工具。航空航天、汽车、能源、流程和电子行业的工程师使用它进行设计研究和故障排除。Fluent 以其丰富的物理模型和庞大的用户群而闻名。Fluent 公司于 1983 年在美国成立，Ansys 于 2006 年收购了该公司。Fluent 是一款付费商业软件。在 ​​Linux 系统上，大型作业通常在集群上运行，Ansys 2026 R1 Linux 指南将 Fluent Meshing 列为 Workbench 组件之一。

特征特点

• 许多湍流、燃烧和多相流模型
• Fluent Meshing
• 动态网格和重叠网格
• C语言中的用户自定义函数

Linux 系统要求： 与 Ansys 2026 R1 相同的平台列表：Ansys 指定的 RHEL、SLES 15、Ubuntu LTS 和 Rocky Linux 版本。

Linux 平台上的 SOLIDWORKS Flow Simulation 替代方案：Autodesk CFD。

Simcenter STAR-CCM+

Simcenter STAR-CCM+ 是西门子开发的一款多物理场 CFD 软件，它将几何建模、网格划分、求解和后处理集成于同一客户端。该软件涵盖流动、传热、多相流、燃烧和流固耦合等多种计算领域，并提供设计探索工具，可生成模型的多种变体。汽车、航空航天、船舶和能源工程师都在使用它。STAR-CCM+ 以其自动化多面体网格划分和单环境工作流程而闻名。CD-adapco 于 2004 年推出了 STAR-CCM+，西门子于 2016 年收购了 CD-adapco。STAR-CCM+ 是一款付费商业软件。自 2021.1 版本起，基于 Linux 的 CAD 客户端将其与 NX 和 Simcenter 3D 连接起来，NX 可在 Linux 系统上以批处理模式运行。

特征特点

• 一个客户端用于 CAD、网格划分、求解和后处理
• 多面体网格
• 参数化研究的设计经理
• Java宏

Linux 系统要求： 西门子会根据每个版本发布支持的发行版。2021.1 版本的情况说明书列出了 RHEL、CentOS、SLES 和 openSUSE Leap，但该列表会随着每个版本的发布而变化。一位 CFD-Online 用户报告称 Rocky Linux 已被官方支持。查看器需要 glibc 2.17 或更高版本以及 xkbcommon 库。

Linux 平台上的 SOLIDWORKS Flow Simulation 和 Autodesk CFD 的替代方案。

OpenFOAM

OpenFOAM 是一个免费的开源工具箱，包含用于连续介质力学（主要是计算流体动力学 (CFD)）的 C++ 求解器和实用程序。一个案例就是一个文本文件文件夹，因此研究可以脚本化、版本控制，并在集群上无人值守运行。求解器涵盖不可压缩和可压缩流动、湍流、多相流、燃烧和传热，用户还可以用 C++ 编写新的求解器。研究人员、顾问和工程师在需要使用许可证服务器或固定界面时会使用它。它以其灵活性和无需按核心付费的许可方式而闻名。OpenFOAM 起源于 20 世纪 90 年代伦敦帝国理工学院的工作，并于 2004 年开源。目前有两个主要发行版，分别来自 OpenFOAM 基金会和 ESI。它没有集成图形用户界面 (GUI)，可以在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 案例以文本文件形式呈现
• 网格划分工具 blockMesh 和 snappyHexMesh
• 大型求解器库
• 通过 C++ 扩展

Linux 系统要求： 无发行版要求。需要 C++ 编译器进行源代码编译，以及 MPI 库进行并行运行。Ubuntu、Debian 和基于 RPM 的系统均有相应的软件包仓库。

Linux 系统下 SOLIDWORKS Flow Simulation、Autodesk CFD 或 Ansys Fluent 的替代方案（适用于 Windows 系统）。

SU2

SU2 是一款免费的开源软件套件，用于在非结构化网格上进行多物理场仿真和设计优化。它能够求解可压缩和不可压缩流动，并以其基于伴随方法的形状优化而闻名，该方法只需一次额外的求解即可获得多个设计变量的梯度。空气动力学设计师、研究人员和学生都在使用它。斯坦福大学航空航天设计实验室（由 Juan Alonso 领导）于 2012 年发布了该软件，目前由一个社区持续开发维护。SU2 使用 C++ 编写，并配备 Python 驱动程序，可在 Linux 工作站和集群上运行。

特征特点

• 基于伴随的形状优化
• 可压缩和不可压缩求解器
• Python 驱动程序
• 多物理场扩展

Linux 系统要求： 无需分发要求。构建时需要 C++ 编译器、Python 和 MPI 库。

Linux 平台可替代 Windows 平台的 Ansys Fluent 或 Autodesk CFD。

代码_土星

Code_Saturne 是 EDF 公司开发的一款免费开源 CFD 求解器，适用于不可压缩和弱可压缩流动。它的功能包括湍流模型、传热、燃烧、大气流动和粒子追踪，并且能够扩展到大量核心。核能和能源工程师使用它进行电厂和部件研究，研究团队则使用它来测试湍流模型。Code_Saturne 以其长期维护的工业级开源代码而闻名。EDF 公司于 1997 年开始开发该软件，并于 2007 年根据 GPL 协议发布了源代码。它与 SALOME 配合使用，用于几何建模和网格划分，并且可以在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 湍流、燃烧和大气模块
• 粒子追踪
• 良好的并行扩展能力
• 莎乐美偶联

Linux 系统要求： 无需分发。需要编译器和 MPI 库才能构建。

Linux 上替代 Windows 上的 Ansys Fluent 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 的软件。

汇合

CONVERGE 是一款商业 CFD 求解器，以其自主网格划分功能而闻名。该功能可在运行过程中自动构建和细化计算网格，无需用户手动绘制网格。其最擅长的领域是内燃机，支持精细的化学反应和移动边界条件，同时也能处理反应流、涡轮机械和后处理系统。发动机开发商、燃料研究人员和汽车供应商都在使用它。CONVERGE 由位于威斯康星州麦迪逊市的 Convergent Science 公司开发。CONVERGE 是一款付费商业软件。供应商提供了在 Linux 系统上安装的文档，支持 HPC-X、Intel MPI、MPICH 或 Open MPI 等多种驱动方式，并列出了 RHEL 和 Ubuntu 等 Linux 发行版。CONVERGE 5 在 Linux 系统上需要 glibc 2.28 或更高版本。

特征特点

• 自主网状结构
• 自适应网格细化
• 详细化学成分
• 移动边界

Linux 系统要求： CONVERGE 5 需要 glibc 2.28 或更高版本。早期指南中列出的操作系统包括 RHEL、CentOS、SLED 和 Ubuntu。MPI 可选方案有 HPC-X、Intel MPI、MPICH 和 Open MPI。

Linux 系统下可替代 Windows 系统上的 Ansys Forte 或 GT-SUITE 的方案。

FLOW-3D

FLOW-3D 是一款商业 CFD 软件包，专门用于自由表面流动，其模型涵盖铸造、液压、涂层和增材制造等领域。它采用流体体积法 (VOF) 追踪运动的液面，并提供凝固、表面张力和流固耦合模型。铸造工程师、液压工程师和工艺开发人员都在使用它。FLOW-3D 以其在填充和飞溅问题上的精确性而闻名。该方法可追溯到 CW Hirt 的工作，位于新墨西哥州圣达菲的 Flow Science 公司于 1985 年发布了 FLOW-3D 的第一个版本。它是一款付费商业软件。供应商提供 Windows 和 Linux 版本，其 Linux 支持文档涵盖 RHEL 和 SUSE 系统。

特征特点

• 流体自由表面体积追踪
• 凝固和铸造模型
• 液压变型
• Windows 和 Linux 求解器

Linux 系统要求： 较早的厂商文档列出了 RHEL 6 或更高版本以及 SUSE Linux Enterprise 12 或更高版本，并称其他发行版不受支持。不建议使用基于 Mesa 的 OpenGL 渲染器。请查看最新的平台页面。

Linux 系统下 SOLIDWORKS Flow Simulation 或 Autodesk CFD 的替代方案。

Ansys HFSS

Ansys HFSS（高频结构仿真器）是一款基于有限元法的三维全波电磁求解器。它可以计算天线、滤波器、连接器、封装、印刷电路板和高速互连的S参数、场强和辐射特性。射频、微波和信号完整性工程师广泛使用它，应用范围涵盖从移动电话天线到雷达等各种应用。HFSS以其在复杂三维结构上的高精度而著称。Ansoft公司于1990年左右首次发布了HFSS，Ansys公司于2008年收购了Ansoft。HFSS是一款付费商业软件。Ansys电磁学套件的大部分组件都可以在支持的Linux平台上运行。但少数组件，例如Twin Builder、Simplerer设计类型和HFSS天线工具包扩展，在Linux平台上不可用。

特征特点

• 有限元全波求解器
• 自适应网格划分
• 电路板和封装的三维布局
• 混合式和积分方程求解器

Linux 系统要求： Ansys 列出了支持的 Linux 平台，但部分应用程序在 Linux 上缺失，例如 Twin Builder、Simplorer 和 HFSS 天线工具包扩展。莱布尼茨超级计算中心支持的 MPI 是 Intel MPI。

Linux 系统下 CST Studio Suite、Altair Feko 或 Keysight EMPro 的替代方案。

CST工作室套件

CST Studio Suite 是一套电磁求解器软件，适用于天线、微波元件、电磁兼容性 (EMC) 和电磁干扰 (EMI)、低频器件以及带电粒子系统。时域、频域、积分方程和渐近求解器共享同一个建模环境，高性能计算选项可将仿真任务分布在多台机器上。天线设计师、汽车和航空航天电磁兼容性工程师以及加速器物理学家都在使用它。CST Studio Suite 以其有限积分技术和时域求解器而闻名。Computer Simulation Technology 公司于 1992 年在德国成立，并于 2016 年被达索系统收购。CST 是一款付费商业软件。它支持 Linux 系统，包括 SUSE Linux Enterprise 15 等企业级发行版，但并非所有 CAD 导入都能在 Linux 系统上运行。Windows 前端可以控制 Linux 求解器服务器。

特征特点

• 时域、频域和积分求解器
• 粒子和低频求解器
• 分布式计算
• Python 接口

Linux 系统要求： 供应商列表中仅列出了 SUSE Linux Enterprise 15.x 64 位版本。并非所有 CAD 导入程序都能在 Linux 系统上运行。Windows 前端可以控制 Linux 求解器服务器。

Keysight EMPro、Sonnet Suites 和 AWR Microwave Office 的 Linux 替代方案。

Ansys Lumerical

Ansys Lumerical 是一套光子仿真工具。其中，FDTD 和 RCWA 用于求解纳米光子结构的麦克斯韦方程组；MODE 用于处理波导和模式求解；CHARGE 和 HEAT 用于处理载流子和热；INTERCONNECT 用于模拟光子电路。光子工程师、传感器设计师和超表面研究人员将其用于集成光学、图像传感器和激光器等领域。Lumerical 以其原创产品 FDTD Solutions 以及其自身语言和 Python 脚本编写功能而闻名。Lumerical Solutions 于 2003 年在加拿大温哥华成立，并于 2020 年被 Ansys 收购。它是付费商业软件。在 ​​Linux 系统上，它既可以运行图形工具，也可以运行批处理引擎，支持 Open MPI 或 Intel MPI。2025 R1 版本支持 Rocky Linux 8 及以上版本和 RHEL 9 及以上版本。

特征特点

• FDTD、RCWA 和模态求解器
• 器件和热力学求解器
• 光子电路仿真
• 脚本和 Python 接口

Linux 系统要求： 2025 R1 版本支持 Rocky Linux 8 及以上版本和 RHEL 9 及以上版本。默认安装需要 root 权限。在没有图形界面的系统上，仿真文件可以运行，但脚本文件无法运行。

Synopsys RSoft 和 Optiwave OptiFDTD 的 Linux 替代方案。

openEMS

openEMS 是一款免费开源的电磁场求解器，它采用时域有限差分法，并结合等效电路模型。用户可以通过 Octave、MATLAB 或 Python 脚本定义模型，从而轻松实现参数扫描和优化的自动化。射频和微波工程师将其用于天线、微带线、滤波器和电磁兼容性 (EMC) 研究，研究人员则用它来测试各种方法。openEMS 以其可脚本化的运行方式而闻名，是商业电磁场求解器的替代方案。它由 Thorsten Liebig 于 2010 年左右在杜伊斯堡-埃森大学创建。openEMS 没有完善的图形用户界面 (GUI)，并且运行在 Linux 系统上。

特征特点

• 等效电路FDTD
• 用 Octave、MATLAB 或 Python 编写的脚本
• CSXCAD几何描述
• 天线和场分析工具

Linux 系统要求： 无需分发。源代码构建需要编译器和库，例如 HDF5 和 VTK。

Linux 系统下 CST Studio Suite、Sonnet Suites 或 Keysight EMPro 的替代方案。

咪普

Meep 是一款免费开源的 FDTD 电磁仿真软件包，尤其适用于光子学领域。它的名称代表“MIT Electromagnetic Equation Propagation”（麻省理工学院电磁方程传播）。Meep 可以模拟色散和非线性材料，计算传输、谐振模式和能带结构，并可与 MPI 并行运行。光子晶体、波导、谐振器和超材料领域的研究人员都在使用它，通常通过 Python 或 Scheme 脚本进行驱动。Meep 以其脚本化特性和对伴随优化的支持而闻名。它由麻省理工学院 Steven G. Johnson 的研究团队开发，于 2000 年代首次发布。Meep 可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• Python 和 Scheme 接口
• 色散和非线性材料
• 伴随优化
• MPI并行

Linux 系统要求： 无需安装包。可从发行版软件包、conda 或源代码安装。

Linux 系统中 Lumerical FDTD、Optiwave OptiFDTD 或 Synopsys RSoft 的替代方案。

GNU Radio

GNU Radio 是一款免费的开源工具包，用于构建基于信号处理模块的软件定义无线电系统。这些模块用 C++ 或 Python 编写，涵盖滤波器、调制、同步和编码等功能。图形编辑器 GNU Radio Companion 可以将这些模块连接成流程图。无线电工程师、学生和研究人员将其与 USRP 设备等硬件配合使用，或与录制的信号一起使用，用于通信链路、频谱监测和雷达原型开发。它因其在无线系统教学和原型设计方面的重要作用而闻名。Eric Blossom 于 20 世纪 90 年代末创建了 GNU Radio，并于 2001 年将其纳入 GNU 项目。GNU Radio 主要面向 Linux 系统开发。

特征特点

• 信号处理模块的流程图
• 图形编辑器
• C++ 或 Python 中的代码块
• 通过 UHD 支持 USRP 无线电

Linux 系统要求： 无需分发。无线电硬件需要其驱动程序包。

Linux 系统下，SDR# 和 HDSDR 可以替代用于接收，LabVIEW 甚至可以替代用于原型设计。

KiCad

KiCad 是一款免费开源的电子设计自动化套件。它集成了原理图绘制、PCB 布局、3D 查看器、设计规则检查器以及丰富的符号、封装和 3D 模型库，并集成了 ngspice 仿真器。硬件工程师、初创公司、研究人员和教育工作者都使用它来设计从简单原型到复杂多层设计的电路板。KiCad 以其领先的开源 PCB 设计工具地位和来自欧洲核子研究中心 (CERN) 的支持而闻名。Jean-Pierre Charras 于 1992 年创建了 KiCad，CERN 于 2013 年加入开发。2026 年 3 月发布的第 10 版新增了设计变体、图形化设计规则编辑器以及 Allegro、PADS 和 gEDA 设计的导入功能。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 集成原理图和布局
• 推推式路由器
• 设计规则检查器
• 集成 ngspice 仿真

Linux 系统要求： 无需分发。分发包可能存在延迟，因此许多用户会添加项目仓库或使用 Flatpak。

Linux 系统下 Altium Designer、OrCAD 甚至 PADS 的替代方案。

LibrePCB

LibrePCB 是一款免费的开源 PCB 设计工具，它基于一个统一的元件库和一致的项目结构构建而成。它提供原理图绘制、电路板布局、设计规则检查和输出生成等功能，并将原理图、电路板和元件库数据紧密关联起来。创客、小型团队和学生都希望拥有简洁的工作流程，而 LibrePCB 的功能集比 KiCad 更为精简。它以严格的元件库管理和跨平台设计而闻名。Urban Bruhin 于 2013 年左右启动了该项目。LibrePCB 可在 Linux 系统上原生运行，并且为主流 Linux 发行版提供了软件包。

特征特点

• 管理图书馆并进行检查
• 严格的项目结构
• 原理图和电路板保持同步
• Gerber 和取放输出

Linux 系统要求： 无需任何要求。可作为 AppImage 文件或包含在分发包中。

Linux 平台上的 Altium CircuitMaker 或 DipTrace 替代方案。

轻子EDA

Lepton EDA 是一套免费的开源工具套件，用于原理图绘制、网表生成、符号管理和电路仿真接口。它是 gEDA 项目的衍生版本，gEDA 由 Ales Hvezda 于 20 世纪 90 年代末期创建，它保留了 gEDA 的 Unix 架构，即使用小型程序处理纯文本文件。重视脚本化流程、Scheme 可扩展性和长期文件格式的工程师会使用它。它以其模块化设计而闻名。Vladimir Zhbanov 领导的团队于 2017 年创建了这个衍生版本。它可以在 Linux 和其他类 Unix 系统上运行。

特征特点

• 基于文本的示意图格式
• 方案可扩展性
• 命令行网表
• 符号管理工具

Linux 系统要求： 需要 GTK 库。已打包，适用于 Debian 系列发行版，也可在其他类 Unix 系统上构建。

OrCAD Capture 是 Altium Designer 的原理图编辑器，也是 Linux 平台上的替代方案。

ngspice

ngspice 是一款免费开源的混合电平电路仿真器。它能够执行直流、交流、瞬态、噪声等分析，支持标准器件模型和网表，并且可以嵌入到其他程序中，或以批处理模式运行，用于蒙特卡罗模拟和角点分析。模拟和混合信号电路设计师、学生以及 EDA 工具开发者都在使用它，KiCad 也调用它进行仿真。ngspice 以延续 SPICE 的传统而闻名。SPICE 于 20 世纪 70 年代初在加州大学伯克利分校创建，ngspice 基于伯克利的 SPICE3f5 构建，其独立项目始于 2000 年左右。ngspice 可在 Linux 系统上运行，并已打包到所有主流 Linux 发行版中。

特征特点

• 直流、交流、瞬态和噪声分析
• XSPICE 代码模型
• 用于嵌入的共享库
• 批量模式和交互模式

Linux 系统要求： 无需任何要求。已包含在所有主流发行版中。

Linux 系统下 LTspice、PSpice 和 NI Multisim 的替代方案。

Qucs-S

Qucs-S 是一款免费开源的图形化前端，可驱动 ngspice 和 Xyce 等电路仿真引擎。用户可以在同一窗口中绘制原理图、选择分析方法并查看图表，仿真器则在后台运行。电子工程师、学生和无线电爱好者都使用它来模拟滤波器、放大器和射频电路。Qucs-S 以其现代化的可视化工作流程而闻名，为开源仿真器提供了理想的界面。它源自 Qucs（Quite Universal Circuit Simulator，通用电路仿真器），Qucs 由 Michael Margraf 于 2003 年创建，Vadim Kuznetsov 于 2015 年左右推出了 Qucs-S 分支。Qucs-S 运行于 Linux 系统。

特征特点

• 一个界面，适用于多个模拟器
• 带绘图功能的原理图编辑器
• 射频和微波组件
• 设备模型库

Linux 系统要求： 需要安装ngspice或Xyce。使用Qt库。

Linux 系统下 LTspice、PSpice 或 NI Multisim 的替代方案。

赛斯

Xyce 是桑迪亚国家实验室开发的一款免费开源并行电路仿真器。它能够读取 SPICE 格式的网表，并在多个处理器上求解大型电路，同时还包含辐射等效应模型以及针对特殊器件的模型。仿真大型集成电路的工程师和从事抗辐射电子器件研究的研究人员都在使用它。Xyce 以其超越串行 SPICE 程序处理能力的扩展性而闻名。桑迪亚国家实验室从 20 世纪 90 年代末开始开发 Xyce，用于其自身的电子器件研究，并于 2013 年将其开源。Qucs-S 可以驱动 Xyce。它可在 Linux 工作站和集群上运行。

特征特点

• 大型电路并行求解器
• SPICE风格的网表
• 辐射和特殊设备模型
• 基于桑迪亚数值库构建

Linux 系统要求： 从源代码构建需要支持 C++11 的 C++ 编译器、使用 Xyce 文档选项构建的 Trilinos 版本，以及用于并行版本的 MPI 库，例如 Open MPI 或 MPICH。不建议使用 Trilinos 分发包。Sandia 在每个版本中都提供了适用于 Red Hat Linux 的二进制安装程序。

Linux 上 PSpice 和 LTspice 的替代方案。

AMD Vivado

Vivado 是专为 AMD FPGA 和自适应 SoC 设计而设计的套件。它涵盖了高级综合、RTL 综合、实现、时序收敛、仿真、用于调试的逻辑分析仪以及 IP 集成。构建 FPGA 系统的数字设计师、嵌入式工程师和研究人员都在使用它。Vivado 以其 IP 集成器和在 Xilinx 工具传统中的地位而闻名。Xilinx 于 2012 年推出了 Vivado，作为 ISE 的继任者，AMD 于 2022 年收购了 Xilinx。Vivado 提供多种版本，包括免费的基础版和付费版。2026 年 5 月的报道称，免费版将不再支持 Linux，但 AMD 2026.1 指南中记录了所有版本对 Linux 的支持。2026.1 版本列出了 AlmaLinux、Rocky Linux 和 Ubuntu LTS。

特征特点

• IP集成商
• 高水平合成
• 集成逻辑分析仪
• 分级版本，包含免费的基础版本

Linux 系统要求： 版本 2026.1 支持的 Linux 版本包括：AlmaLinux 8.10、9.4 至 9.7、10.0 和 10.1；Rocky Linux 8.10、9.6、9.7、10.0 和 10.1；以及 Ubuntu 22.04.3 至 22.04.5 和 24.04 至 24.04.3。Ubuntu 需要 libtinfo.so.5 库。

Linux 系统下 Lattice Radiant 和 Microchip Libero SoC 的替代方案。

Intel Quartus Prime

Quartus Prime 是英特尔 FPGA 的设计软件。它提供综合、布局布线、时序分析、功耗估算和系统内调试等功能，并可连接第三方仿真器。FPGA 和嵌入式设计人员使用它，编译服务器则在 Linux 系统上运行。Quartus Prime 以其面向小型器件的免费 Lite 版本而闻名，此外还有付费的 Standard 和 Pro 版本。Altera 公司在 2000 年代初期推出了 Quartus 工具，英特尔于 2015 年收购了 Altera，Quartus Prime 的名称也由此而来。英特尔的文档在其接口表中将 Cadence Xcelium 和 Synopsys VCS 列为仅适用于 Linux 的仿真器。

特征特点

• 平台设计器系统集成
• 时序分析仪
• 系统内逻辑分析仪
• 免费精简版

Linux 系统要求： Quartus Prime Standard 和 Lite 25.1std 新增了对 RHEL 8.10、9.4 和 9.6、SLES 15 SP5 以及 Ubuntu 24.04 的支持，并移除了对 RHEL 8.6、8.7 和 9.1 至 9.3、Ubuntu 18.04 以及 SLES 12 SP5 和 15 SP3 的支持。Pro 25.1 新增了对 SLES 15 SP5 和 Ubuntu 24.04 的支持。Questa Intel FPGA Edition 2025.2 仅支持 RHEL 8 和 9。Xcelium 和 VCS 仅支持 Linux。

Linux 系统下 Lattice Radiant 或 Microchip Libero SoC 的替代方案。

Cadence Xcelium

Xcelium 是 Cadence 公司推出的一款逻辑仿真器，用于仿真用 Verilog、SystemVerilog 和 VHDL 编写的数字电路设计。它利用并行仿真加速大规模回归测试，并支持覆盖率、调试和混合信号流程。芯片和 FPGA 公司的验证工程师在服务器集群上运行数千个测试套件。Xcelium 被认为是 2017 年推出的 Cadence Incisive 和 NC-Verilog 仿真器的继任者。它是一款付费商业软件。Intel 的 Quartus 文档将其标记为仅适用于 Linux 系统。

特征特点

• 并行仿真
• 混合信号支持
• 覆盖率和调试
• Verilog、SystemVerilog 和 VHDL

Linux 系统要求： 仅限 Linux 系统。Cadence 的产品路线图显示，2026.x 版本将支持 RHEL 8.6 及更高版本，以及 RHEL 9 和 RHEL 10（x86_64 架构），同时对 Rocky Linux 和 AlmaLinux 提供有限支持。并非所有产品都支持所有 Linux 组合。

Linux 上 Aldec Riviera-PRO 或 Aldec Active-HDL 的替代方案。

Synopsys VCS

VCS 是 Synopsys 公司开发的一款 Verilog 和 SystemVerilog 仿真器，用于验证 ASIC 和 FPGA。作为一款编译型仿真器，它会在运行前将设计转换为本地代码。VCS 支持断言、覆盖率、约束随机测试，并可通过 Verdi 工具进行调试。验证团队通常在回归测试集群中运行 VCS。VCS 的名称代表 Verilog Compiled Simulator（Verilog 编译型仿真器）。它最初由 Chronologic Simulation 公司于 20 世纪 90 年代初开发，后来被 Synopsys 收购。VCS 是一款付费商业软件。Intel 的 FPGA 文档中指出 VCS 仅支持 Linux 系统。

特征特点

• 编译代码模拟
• 约束随机和断言支持
• Verdi调试
• 覆盖范围

Linux 系统要求： 仅限 Linux 系统。Synopsys 列出的 2026.03 至 2026.09 版本支持 RHEL 8.4 及更高版本和 9.x 版本、Rocky Linux 8.4 及更高版本和 9.x 版本，以及 AlmaLinux 8.4 及更高版本和 9.1 及更高版本，不再支持 CentOS Linux 和 RHEL 7。处理器必须支持 AVX2 指令集，即 Intel Haswell 或更新的处理器，或 AMD Excavator 或更新的处理器。SolvNetPlus 下载中心会显示哪些产品支持哪些平台。

Aldec Riviera-PRO 的 Linux 替代方案：Aldec Active-HDL。

西门子 Questa

Questa 是西门子 EDA 的验证平台，其核心是一个用于 SystemVerilog、VHDL 和混合语言设计的仿真器。它增加了形式验证、覆盖率和验证管理功能，并支持 UVM 测试平台。ASIC 和 FPGA 项目的验证工程师都在使用它。Questa 源自 Mentor Graphics 的 ModelSim 仿真器，后者曾被许多 FPGA 厂商捆绑销售。Mentor Graphics 在 2000 年代推出了 Questa，西门子于 2017 年收购了 Mentor。Questa 是一款付费商业软件，可在 Linux 服务器和工作站上运行。

特征特点

• SystemVerilog 和 VHDL 仿真
• UVM支持
• 形式验证
• 覆盖范围管理

Linux 系统要求： Questa One Sim 列出了 x86 Linux 上的 RHEL 8 和 9、Rocky Linux 8 和 9 以及 SLES 15 SP4，以及 AArch64 Linux 上的 RHEL 8 和 9 和 Rocky Linux 8 和 9，此外还支持 Windows 11。Questa Intel FPGA Edition 2025.2 仅支持 RHEL 8 和 9。

Linux 上 Aldec Active-HDL、Aldec Riviera-PRO 和 ModelSim 在 Windows 上的替代方案。

Synopsys 设计编译器

Design Compiler 是 Synopsys 公司推出的一款逻辑综合工具。它将 RTL 描述转换为映射到目标技术库的门级网表，并针对时序、面积和功耗进行优化。ASIC 设计团队在芯片设计流程的前端使用它，随后进行布局布线、时序和功耗分析。它以将逻辑综合商业化而闻名。Synopsys 于 1987 年推出了 Design Compiler，它至今仍是业界的参考工具。Design Compiler 是一款付费商业软件。Synopsys 将 RHEL 作为其 Linux 支持的基础。

特征特点

• RTL到门级综合
• 地形优化
• 功率优化
• Tcl 中的脚本流程

Linux 系统要求： Synopsys 平台列表与 2026 年 3 月至 2026 年 9 月的版本控制系统 (VCS) 相同：RHEL 8.4 及更高版本和 9.x 版本，Rocky Linux 和 AlmaLinux 作为二进制兼容系统，SLES 15 已列入开发计划。这些版本指定的编译器为 GCC 13.3，并且需要 AVX2 处理器。

Linux 的替代方案： ASIC 综合没有直接对应的 Windows 工具。对于 FPGA 目标，Windows 系统上可以使用 Vivado 和 Quartus 综合引擎。

验证器

Verilator 是一款免费的开源工具，可将 Verilog 和 SystemVerilog 代码转换为优化的 C++ 或 SystemC 模型。编译后的模型运行速度极快，因此可以在软件测试平台中模拟 CPU 和 SoC 等大型设计。开源和商业项目的硬件工程师都使用它进行验证以及与软件进行协同仿真。Verilator 以其速度著称。它最初于 20 世纪 90 年代中期问世，并由 Wilson Snyder 维护多年。版本 5 增加了时序支持。它可以在 Linux 系统上构建和运行。

特征特点

• 翻译成 C++ 或 SystemC
• 快速循环模拟
• 覆盖范围
• 版本 5 中的计时支持

Linux 系统要求： 无需分发包。需要 C++ 编译器和标准编译工具。

Linux 系统上可替代 Aldec Riviera-PRO、Aldec Active-HDL 或 Windows 系统上的 ModelSim。

Yosys

Yosys 是一个免费的开源 RTL 综合框架。它能够读取 Verilog 代码，通过一系列脚本化步骤优化设计，将其映射到 FPGA 或 ASIC 单元库，并为 nextpnr 等布局布线工具生成网表。研究人员、开源 FPGA 工具链开发者和学生都在使用它。Yosys 因其作为开源 FPGA 和芯片设计流程核心的作用而闻名。Claire Xenia Wolf（原名 Clifford Wolf）于 2012 年创建了 Yosys。它运行于 Linux 系统，并已打包到主流 Linux 发行版中。

特征特点

• Verilog前端
• 脚本合成过程
• 细胞文库作图
• 布局布线的网表输出

Linux 系统要求： 无需分发要求。源代码构建需要 C++ 编译器、Python、Bison 和 Flex。

Linux 系统上可替代 Windows 系统上的 Vivado 和 Quartus 合成引擎。

OpenROAD

OpenROAD 是一款免费的开源系统，能够自动完成从 RTL 到 GDSII 布局的数字设计流程，无需人工干预。它集成了布局规划、布局设计、时钟树综合、布线和时序分析等功能，并兼容 Yosys 和开放工艺设计套件。研究人员、学生和小型团队使用它来探索芯片设计，专业人士则用它来研究物理设计算法。OpenROAD 以其“无人参与”的设计理念而闻名。该项目于 2018 年启动，由美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 通过 IDEA 计划提供资金支持，加州大学圣地亚哥分校的一个团队在其中发挥了主导作用。OpenROAD 可在 Linux 系统上构建和运行。

特征特点

• 自动化RTL到GDSII流程
• 平面布局、布置和路线规划
• 时钟树合成
• 时序分析

Linux 系统要求： 基于 Linux 系统，使用 CMake 和多个库进行构建。容器镜像简化了安装过程。

Linux 的替代方案： 没有直接的 Windows 版本。商业物理设计工具运行在 Linux 系统上。

节奏大师

Virtuoso 是 Cadence 公司面向定制和模拟集成电路设计的软件环境。它涵盖原理图绘制、电路仿真、版图编辑、寄生参数提取和验证等功能，并与代工厂工艺设计套件相集成。半导体公司的模拟、射频和混合信号设计师以及大学芯片设计团队都在使用它。Virtuoso 以其版图编辑器和在模拟设计领域的行业标杆地位而闻名。Cadence 公司于 20 世纪 90 年代初推出了 Virtuoso。它是一款付费商业软件，可在 Linux 工作站和服务器上运行。

特征特点

• 原理图和布局编辑器
• 模拟仿真集成
• 寄生虫提取
• Foundry 设计套件支持

Linux 系统要求： Cadence 会针对每个版本发布相应的计算平台路线图。对于 2026.x 版本的 x86_64 架构，路线图列出了 RHEL 8.6 及更高版本、RHEL 9 和 RHEL 10，并对 Rocky Linux 和 AlmaLinux 提供有限支持；而更早的路线图则列出了 SLES 15 SP3 及更高版本。Virtuoso IC 6.1.8 的官方支持上限为 RHEL 7。Cadence 的 checkSysConf 工具会在操作系统不受支持时发出警告，并且并非所有产品都支持所有操作系统组合。

Linux 的替代方案： 没有直接的 Windows 版本。Tanner L-Edit 适用于 Windows 上的小型工作流程。

西门子 Calibre

Calibre 是西门子 EDA 公司的一款物理验证套件。它对最终芯片布局进行设计规则检查、布局与原理图比较、寄生参数提取以及面向制造的检查，并将这些工作分配到多个内核上。半导体公司的物理验证工程师将其用作签核工具，而代工厂则将 Calibre 规则包分发给各自的工艺流程。Calibre 因其在签核验证领域的卓越地位而闻名。它由 Mentor Graphics 公司于 20 世纪 90 年代开发，西门子于 2017 年收购了 Mentor。Calibre 是一款付费商业软件，运行在 Linux 服务器和集群上。

特征特点

• 设计规则检查
• 布局与原理图
• 寄生虫提取
• 多核扩展

Linux 系统要求： 西门子平台支持文档（2022 版和 2024 版）列出了 Red Hat Enterprise Linux、CentOS 和 SUSE Linux Enterprise Server。RHEL 8 和 SLES 15 的构建需要支持 AVX2 指令集的处理器。Fedora 和 CentOS Stream 不受支持，西门子本身也不提供操作系统支持。

Linux 的替代方案： 没有直接适用于 Windows 的全芯片签核工具。Tanner 工具可以处理 Windows 上的小型设计。

KLayout

KLayout 是一款免费开源的 GDS 和 OASIS 版图文件查看器和编辑器。它提供图层管理、设计规则检查器、版图与原理图对比检查、Python 和 Ruby 脚本引擎，以及用于自动生成版图的宏。芯片设计师、MEMS 和光子电路工程师以及学生都使用它来检查版图、编写自定义检查并构建参数单元。它以处理大型版图的快速响应和在开放式硅芯片设计流程中的应用而闻名。Matthias Köfferlein 自 2006 年左右开始编写该软件。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• GDS 和 OASIS 查看和编辑
• Python 和 Ruby 脚本
• 设计规则和LVS脚本
• 参数单元的宏

Linux 系统要求： 无需任何要求。已有分发包和项目二进制文件。

Tanner L-Edit 的 Linux 替代方案。

ROS 2

ROS 2 是一套免费开源的库和工具集，用于构建基于通信节点的机器人软件。它提供消息传递、设备驱动程序、导航、操作、感知、仿真链接以及用于数据记录、回放和可视化的工具。机器人工程师、研究人员以及开发移动机器人、无人机和机械臂的公司都在使用它。ROS 2 被认为是初代机器人操作系统 (ROS) 的继任者，初代 ROS 于 2000 年代末在 Willow Garage 和斯坦福大学启动。ROS 2 于 2017 年首次发布，由 Open Robotics 维护。Ubuntu 24.04 是 Jazzy 和 Kilted 版本的 Tier 1 Linux 平台，RHEL 9 是 Kilted 版本的 Tier 2 平台。Jazzy 的支持期限至 2029 年 5 月。

特征特点

• 发布/订阅消息传递
• 导航和操作软件包
• 球袋记录和回放
• Zenoh 作为 Kilted 的一级中间件

Linux 系统要求： Ubuntu 24.04（amd64 和 arm64 架构）被 Jazzy 和 Kilted 列为一级支持系统。Kilted 将 RHEL 9 amd64 列为二级支持系统，将 Debian Bookworm 列为三级支持系统。

Linux 系统下 MATLAB Robotics System Toolbox 或 LabVIEW Robotics 的替代方案。

凉亭

Gazebo 是一款免费开源的机器人模拟器，包含物理引擎、传感器模型、3D 渲染和插件。用户可以加载标准格式的机器人模型，添加虚拟传感器，并在模拟环境中测试导航、控制和感知代码。机器人专家和学生通常将其用于硬件运行前的测试，并经常与 ROS 2 结合使用。Gazebo 在机器人竞赛和研究领域拥有悠久的历史。它由 Nate Koenig 和 Andrew Howard 于 2002 年在南加州大学创建，目前由 Open Robotics 维护。ROS 2 Kilted 推荐使用 Ionic 版本，但 Gazebo 项目已声明该版本将于 2026 年 9 月停止维护。新项目可以使用 Jetty 或 Harmonic LTS 版本。Gazebo 可在 Linux 系统上运行。

特征特点

• • 物理引擎
  • 传感器模拟
  • 插件接口
  • SDF格式的模型

Linux 系统要求： Gazebo 提供适用于 amd64 架构 Ubuntu 24.04 (Noble) 的二进制软件包，其他平台的软件包将尽力提供。Gazebo 文档指出 Ionic 将于 2026 年 9 月停止维护，建议 Ubuntu 24.04 用户使用 Jetty，并将 Harmonic 标记为长期支持 (LTS) 版本，直至 2028 年 9 月。

Linux 上可替代 Windows 上的 Webots 或 CoppeliaSim 的方案。

PX4

PX4 是一款免费开源的无人机及其他无人飞行器飞行控制软件栈。它包含估算、控制、任务处理和传感器驱动等功能，并支持软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 仿真。无人机制造商、研究人员和大学都在使用它，飞行控制板安装在无人机上，开发则使用 Linux 计算机。PX4 以其宽松的许可协议和 Dronecode 基金会的管理而闻名。它于 2009 年左右在苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich) 启动，Linux 基金会自 2014 年起托管 Dronecode。开发和仿真均在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 飞行控制与估算
• 任务模式
• MAVLink协议
• 软件在环仿真

Linux 系统要求： 开发环境支持 Ubuntu 24.04 和 22.04 LTS。持续集成 (CI) 和发布版本的目标版本为 24.04，构建测试在 22.04 上进行，目前尚不支持 Ubuntu 26.04。安装脚本适用于全新安装。其他基于 Debian 的系统可能也能运行，但并非官方支持的系统。

Linux 系统下 MATLAB UAV Toolbox 的替代方案：Simulink。

ArduPilot

ArduPilot 是一款免费开源的自动驾驶仪，适用于飞机、多旋翼飞行器、探测车、潜艇和船舶。它提供多种飞行模式、传感器驱动程序、通过地面控制软件进行任务规划，以及运行在 Linux 系统上的软件模拟器 SITL。业余爱好者、研究人员和商业无人机运营商都将其用于勘测、检查和地图绘制。ArduPilot 以其支持的飞行器类型之广而闻名。它起源于 2009 年前后 DIY 无人机社区基于 Arduino 的自动驾驶仪项目。开发工具运行在 Linux 系统上。

特征特点

• 多种车辆类型
• Lua脚本
• SITL模拟器
• 大型传感器驱动器组

Linux 系统要求： 该模拟器对发行版没有要求。Ubuntu 是官方认可的开发平台。

Linux 的替代方案： 没有直接的 Windows 版本。最接近的替代方案是无人机制造商提供的封闭式自动驾驶套件。

和风

Zephyr 是一个免费开源的微控制器实时操作系统，由 Linux 基金会维护。它提供调度器、驱动程序、网络和蓝牙协议栈、设备树以及基于 CMake 和 west 工具的构建系统。固件工程师在构建联网设备时，会在多种开发板上使用它。Zephyr 以其广泛的硬件支持和注重安全性的设计而著称。它于 2016 年发布，基于 Wind River 的 Rocket RTOS 构建。Linux 开发者可以使用 Zephyr 进行构建、烧录和调试，并且 QEMU 可以在没有硬件的情况下运行测试。

特征特点

• 设备树和 Kconfig
• 西方的工具
• 蓝牙和网络协议栈
• 在 QEMU 中运行

Linux 系统要求： 本入门指南涵盖 Ubuntu 24.04 LTS 及更高版本，其他发行版将在单独的主机依赖项页面中介绍。本指南中最低工具版本要求为 CMake 3.20.5、Python 3.12 和设备树编译器 1.4.6。Zephyr SDK 提供工具链，刷写固件可能需要 udev 规则。

Keil MDK 或 IAR Embedded Workbench 的 Linux 替代方案。

Yocto 项目

Yocto 项目是一个免费的开源协作项目，用于构建定制的嵌入式 Linux 发行版。每个软件包都配有详细的配方说明，而 BitBake 构建工具则可以生成完整的开发板​​镜像，以及相应的工具链和 SDK。设备制造商的嵌入式工程师使用它来为运行 Linux 的产品创建可复现的固件。Yocto 以其分层结构而闻名，这使得供应商无需修改核心代码即可添加对开发板的支持。Linux 基金会于 2010 年宣布了该项目，它基于 OpenEmbedded 构建。Yocto 可以作为构建主机在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 基于配方的建造
• 用于电路板支撑的层
• SDK生成
• 可复现的图像

Linux 系统要求： 该项目会对每个版本进行稳定版发行版的测试。目前的文档列出了 Debian 11 至 13、Fedora 42 至 44、openSUSE Leap 15.6 和 16.0、Rocky Linux 8 至 10 以及 Ubuntu 22.04 和 24.04，早期列表中还包含 AlmaLinux 等其他发行版。该项目不支持滚动更新或开发版发行版。其他主机可以使用构建工具的压缩包，WSL 2 可以运行，但未经验证。

Linux 的替代方案： 没有直接对应的 Windows 版本。Windows 不能用作 Yocto 构建主机。

QEMU

QEMU 是一款免费开源的机器模拟器和虚拟化工具。它支持多种处理器架构的客户操作系统和固件，并且在 Linux 系统上配合 KVM 虚拟机，可以实现接近原生速度的虚拟化。嵌入式团队使用它在硬件开发完成之前测试固件、内核和启动流程；内核开发人员使用它进行调试；持续集成系统则使用它进行跨架构测试。QEMU 以其广泛的架构覆盖范围而闻名。它由 Fabrice Bellard 于 2003 年创建，主要在 Linux 系统上开发。

特征特点

• 系统和用户模式仿真
• 许多建筑
• 快照
• KVM加速

Linux 系统要求： KVM加速需要支持KVM和硬件虚拟化的Linux内核。模拟其他架构则没有此要求。

Linux 平台可替代 VMware Workstation、VirtualBox 和 Hyper-V。

OpenModelica

OpenModelica 是一个免费的开源环境，用于 Modelica 建模语言。它提供物理模型的图形编辑器、编译器、仿真、绘图、脚本接口以及对 FMI 模型交换的支持。工程师和学生使用它来建模机械、电气、热力、液压和控制系统。它被誉为 Modelica 的主要开源实现。OpenModelica 由林雪平大学 Peter Fritzson 的研究团队创建，并由成立于 2007 年的开源 Modelica 联盟负责管理。它运行在 Linux 系统上。

特征特点

• 图形模型编辑器
• Modelica 标准库
• FMI 出口和进口
• 通过 OMPython 进行 Python 脚本编写

Linux 系统要求： Debian 和 Ubuntu 都有官方软件包：包括两者的 LTS 版本以及最新的非 LTS 版 Ubuntu，支持 x86、amd64 和 armv7 架构。其他发行版则使用源代码软件包或源代码构建，Linux Mint 也基于 Ubuntu。

Linux 上的 Dymola、Wolfram SystemModeler 或 Windows 上的 MapleSim 的替代方案。

迪莫拉

Dymola 是一款适用于 Modelica 的商业建模与仿真环境。它提供图形编辑器、符号方程处理器、力学、热力系统、电力系统等多种模型库，并支持导出到 FMI。汽车、航空航天、能源和机器人领域的工程师使用 Dymola 构建详细的多领域系统模型。Dymola 是 Modelica 的雏形，由 Hilding Elmqvist 开发。Dynasim AB 公司于 1992 年在瑞典成立，并于 2006 年被达索系统收购。Dymola 为付费软件。达索系统文档显示，Linux 是 Dymola 支持的平台之一，并提供 64 位应用程序，GCC 编译器可将模型转换为代码。请先查看支持的 Linux 发行版列表。

特征特点

• 符号方程处理
• 大型商业图书馆
• FMI支持
• 实时代码生成

Linux 系统要求： 仅支持 64 位系统，以 RPM 包形式提供，在 Debian 系列系统上需要进行转换。GCC 编译器会转换模型。仅支持少数发行版。UserInteraction 库在 Linux 系统上不受支持。

Linux 平台上的 MapleSim、Simcenter Amesim 或 Simulink Simscape 的替代方案。

西门子

Simcenter Amesim 是一个用于机电一体化系统的系统仿真平台，包含流体动力、热力、电气、机械和控制组件的库。工程师可以绘制系统原理图，设置参数，并运行稳态和瞬态仿真，同时还能与 MATLAB 和 Simulink 集成。汽车、航空航天和机械工程师使用它来设计液压系统、发动机、电池系统和传动系统。Amesim 以其组件库和键合图基础而闻名。法国公司 Imagine 于 1995 年发布了 Amesim，LMS International 于 2007 年收购了 Imagine，西门子于 2012 年收购了 LMS。Amesim 是一款付费软件，可在 Linux 和 Windows 系统上运行。自 2210 版本起，西门子提供了一个交叉编译器，可以从 Windows 系统导出包含 64 位 Linux 二进制文件的 FMU（流体动力学单元）。

特征特点

• 流体、热力和电气系统的组件库
• 键图基础
• MATLAB 和 Simulink 耦合
• 联邦管理单位出口

Linux 系统要求： 可在 Linux 和 Windows 系统上运行。有关发行版和实时 Linux 目标，请参阅西门子发行说明。

MapleSim 和 Simulink Simscape Fluids 的 Linux 替代方案。

时空计划

Project Chrono 是一款免费开源的物理引擎，用于多体动力学、接触、柔性体、颗粒材料和车辆仿真。用户可以使用 C++ 或 Python 编写模型脚本，并通过模块添加流固耦合、传感器和机器人支持。车辆动力学研究人员、机器人团队以及需要进行多体仿真的工程师都在使用它。它以其基于宽松的 BSD 许可证的地形和车辆模型而闻名。该项目由美国威斯康星大学麦迪逊分校和意大利帕尔马大学联合开发，可在 Linux 工作站和 GPU 节点上运行。

特征特点

• 多体动力学
• 接触模型和颗粒模型
• 车辆型号
• 传感器模拟

Linux 系统要求： 无需任何要求。使用 CMake 构建，GPU 模块需要 CUDA。

Linux 系统下 MSC Adams、SolidWorks Motion 或 Simcenter 3D Motion 的替代方案。

格罗马克斯

GROMACS 是一款免费开源的分子动力学软件包，采用 LGPL 许可协议发布。它可以模拟蛋白质、脂质、核酸和其他分子系统，并包含用于系统设置和分析的工具、自由能计算方法，以及在多节点上强大的 CPU 和 GPU 性能。生物物理学家、生物化学家和计算化学家使用它进行膜、药物结合和力场研究。它以速度快而著称。GROMACS 的名称来源于“格罗宁根化学模拟机”（Groningen Machine for Chemical Simulations）。它于 20 世纪 90 年代在格罗宁根大学开发，如今由斯德哥尔摩皇家理工学院 (KTH) 和其他研究中心的团队负责维护和开发。它运行在 Linux 系统上，大多数生产应用也都在 Linux 系统上运行。

特征特点

• GPU加速的非键相互作用
• 自由能方法
• 大量分析工具
• 快速PME静电学

Linux 系统要求： 使用 CMake 和 C++17 编译器构建。GPU 使用需要 CUDA、OpenCL 或 SYCL 驱动程序。无发行版要求。

Linux 系统下 BIOVIA Materials Studio 或 BIOVIA Discovery Studio 的替代方案。

LAMMPS

LAMMPS（大规模原子/分子并行模拟器）是一款基于GPL协议发布的免费开源分子动力学代码。它能够模拟金属、聚合物、半导体、软物质和颗粒系统，并拥有丰富的原子间势函数集，支持MPI并行运行，且可在GPU上运行。材料科学家和物理学家利用它研究力学性能、扩散和断裂等问题。LAMMPS以其可扩展的软件包系统和可自动执行大型研究的文本输入脚本而闻名。桑迪亚国家实验室自20世纪90年代中期开始开发LAMMPS，Steve Plimpton是主要作者之一。它可在Linux集群上运行。

特征特点

• 大型潜在库
• 软件包系统
• GPU 和 MPI 加速
• 输入脚本

Linux 系统要求： 无需任何额外要求。使用 CMake 和 MPI 库构建。

Linux 平台上的 BIOVIA Materials Studio 和 Synopsys QuantumATK 的替代方案。

NAMD

NAMD 是一款专为并行计算机上的大型生物分子系统而设计的分子动力学程序。它使用与 CHARMM 兼容的力场模拟蛋白质、膜和病毒衣壳，并与可视化程序 VMD 紧密配合。结构生物学家和生物物理学家使用它来模拟包含数百万个原子的系统。NAMD 以其 Charm++ 并行运行时和在大型分子组装体模拟中的应用而闻名。由 Klaus Schulten 领导的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校理论与计算生物物理小组自 20 世纪 90 年代起开发了该程序。根据其许可协议，NAMD 可免费用于学术和非商业用途，但该协议不允许商业用途。NAMD 可在 Linux 集群和 GPU 节点上运行。

特征特点

• Charm++ 并行运行时
• 与 CHARMM 兼容的力场
• VMD集成
• GPU驻留模式

Linux 系统要求： 无需分发。使用受其非商业许可的限制。

Linux 平台上的 BIOVIA Discovery Studio 或 Schrodinger Maestro 的替代方案。

OpenMM

OpenMM 是一个免费的开源分子模拟库，它提供 Python 接口并支持高性能 GPU 模拟。研究人员可以使用 Python 编写模拟程序和自定义力，并在 CUDA、OpenCL 或 CPU 平台上运行这些程序，将其用于自由能方法、增强采样和机器学习势函数。计算化学家和方法开发者都在使用它。OpenMM 以其定义新力的灵活性而闻名。它由斯坦福大学 Vijay Pande 团队开发，并与 Folding@home 项目集成。OpenMM 可在 Linux 系统上运行，包括 GPU 服务器。

特征特点

• Python脚本模拟
• 定制部队
• CUDA、OpenCL 和 CPU 平台
• 机器学习潜在支持

Linux 系统要求： 无发行版要求。使用 GPU 需要匹配的 NVIDIA 或 OpenCL 驱动程序。

Linux 平台上的 BIOVIA Discovery Studio 或 Schrodinger Maestro 的替代方案。

CP2K

CP2K 是一款免费开源的程序，用于模拟固体、液体、分子和界面的原子结构，并以 GPL 协议发布。它结合了密度泛函理论和分子动力学，其 Quickstep 模块采用混合高斯和平面波方法，可在并行计算机上扩展到大型系统。材料科学家、表面化学家和电化学家使用它进行从头算动力学计算。它以在大型周期性体系上的高效性而闻名。该项目始于 2000 年左右，由一个国际社区开发，其中瑞士拥有强大的研究团队。它运行在 Linux 集群上。

特征特点

• 快速步高斯法和平面波法
• 从头算分子动力学
• 大型周期系统
• MPI 和 GPU 支持

Linux 系统要求： 无需安装特定发行版。构建过程需要 Fortran、MPI 和数值计算库，以及工具链脚本支持。

Linux 系统下可替代 BIOVIA Materials Studio 或 Synopsys QuantumATK。

量子浓缩咖啡

Quantum ESPRESSO 是一款免费开源的电子结构计算软件包，它采用密度泛函理论、平面波和赝势方法，并遵循通用公共许可证 (GPL)。该软件包可计算晶体和表面的基态、结构弛豫、声子、光谱和输运性质。凝聚态物理学家和材料科学家都在使用它。其名称代表“用于电子结构、模拟和优化研究的开源软件包”(opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization)。该软件包起源于2000年代意大利的里雅斯特DEMOCRITOS中心开发的代码，Paolo Giannozzi是其主要作者之一。它可以通过MPI在集群上运行，并拥有GPU加速版本。

特征特点

• 平面波和赝势
• 声子
• 结构松弛
• GPU 版本

Linux 系统要求： 无需分发。需要 Fortran、MPI 和 FFT 库。

Linux 系统下可替代 BIOVIA Materials Studio 或 Synopsys QuantumATK。

VASP

VASP（维也纳从头算模拟软件包）是一款用于周期性体系的平面波电子结构计算程序。它支持密度泛函理论、混合泛函、分子动力学和多体计算，并采用投影缀加波赝势。固态物理学家和材料设计师将其用于晶体、表面和缺陷的分析，以及新材料的筛选。VASP 因其在材料研究领域的广泛引用而闻名。它由 Georg Kresse 及其同事于 20 世纪 90 年代初在维也纳开发。VASP 是一款付费软件，按研究小组授权，用户必须向开发者注册才能获得访问权限。生产环境的运行通常使用 Linux 集群，并由调度器控制。

特征特点

• 投影增强波方法
• 混合泛函
• 分子动力学
• 多体方法

Linux 系统要求： 该软件按研究小组授权，访问需要向开发者注册。授权持有者使用 Fortran 编译器和 MPI 进行编译。

Linux 系统下可替代 BIOVIA Materials Studio 或 Synopsys QuantumATK。

虎鲸

ORCA 是一款用于分子量子化学的程序。它涵盖密度泛函理论、耦合簇方法和其他相关波函数方法以及光谱计算，并具有高效的输入格式和通过 MPI 实现的并行运行。化学家们使用它来研究反应机理、光谱和过渡金属化合物。ORCA 以其快速的局域相关方法和在学术界的免费使用而闻名。它由位于米尔海姆的马克斯·普朗克化学能量转化研究所的 Frank Neese 研究组开发，目前由 FACCTs 公司提供支持。ORCA 对注册的学术用户免费开放，商业用途需要获得许可。它可在 Linux 系统上运行。

特征特点

• DFT和相关波函数方法
• 光谱学
• 局部相关性方法
• 紧凑型输入

Linux 系统要求： 并行运行使用 MPI。学术下载需要注册。

Linux 系统下 Spartan 或 Gaussian 的替代方案（适用于 Windows 系统）。

高斯分布

Gaussian 是一款用于电子结构计算的商业软件包。它提供密度泛函理论、Hartree-Fock 方法、耦合簇方法等多种计算方法，并具备几何优化、频率和光谱计算功能，以及 GaussView 图形界面。化学家和化学工程师使用它进行有机和无机反应研究以及性质预测。Gaussian 因其在计算化学发展中的作用而闻名。John Pople 及其团队于 1970 年发布了第一个版本 Gaussian 70，Gaussian 公司成立于 1987 年，Pople 也因此荣获 1998 年诺贝尔化学奖。Gaussian 是一款付费软件，并有严格的许可条款。Gaussian 16 提供 Linux 等多种平台版本，集群通常会添加 TCP Linda 以支持多节点运行。

特征特点

• DFT、Hartree-Fock 和耦合簇
• 几何优化
• 光谱
• GaussView 前端

Linux 系统要求： Gaussian 16 提供适用于传统 x86-64 处理器、SSE4.2 x86-64 处理器的独立 Linux 二进制文件，所有版本均使用同一许可证。供应商平台文档（上次更新时间为 2023 年 4 月）列出了 C.01 和 C.02 版本对应的 Red Hat 和 SUSE 版本，其中 C.02 版本新增了对 NVIDIA A100 GPU 的支持。多节点运行版本新增了 TCP Linda 支持。

Linux 系统下 Spartan 或 Gaussian 的替代方案（适用于 Windows 系统）。

QGIS

QGIS 是一款免费的开源地理信息系统。它能够显示、编辑和分析矢量和栅格数据，提供包含数百种算法的处理工具箱，支持插件和 Python 脚本，并可生成用于印刷和网页的地图。测量员、环境科学家、公用事业工程师和城市规划师都在使用它。QGIS 被誉为商业 GIS 的主要免费替代方案。它由 Gary Sherman 于 2002 年创立，最初名为 Quantum GIS，是开源地理空间基金会 (OSGF) 的一个项目。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 支持矢量和栅格图像
• 处理工具箱
• 插件
• Python脚本

Linux 系统要求： 无需任何要求。分发包、Flatpak 和项目代码库均可使用。

Linux 平台上的 ArcGIS Pro、MapInfo Pro 或 Global Mapper 的替代方案。

GRASS GIS

GRASS GIS 是一款免费开源的地理信息系统，用于栅格、矢量、影像和时间序列分析。它的模块可以模拟地形、水文、景观过程和遥感数据，并在服务器上以批处理模式运行。水文、生态和地貌学领域的研究人员经常使用它，通常与 QGIS 配合使用。GRASS GIS 以其悠久的历史和强大的分析能力而闻名。它由美国陆军工程兵团建筑研究实验室于 1982 年启动，现在是 OSGeo 的一个项目。GRASS GIS 运行于 Linux 系统。

特征特点

• 栅格、矢量和图像模块
• 地形和水文工具
• 时间序列分析
• 批量模式

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 系统下 ArcGIS Pro、ERDAS IMAGINE 或 Global Mapper 的替代方案。

GDAL

GDAL 是一个免费的开源库，也是一套用于读取、写入和转换地理空间栅格和矢量数据的命令行工具集。它支持多种数据格式，并具备重投影、镶嵌和变形功能，同时还提供了 Python 和其他语言的绑定。几乎所有 GIS 应用都依赖于它，科学家们也经常在批处理脚本中使用它来处理大型数据集。它被誉为开放 GIS 的幕后基石。GDAL 由 Frank Warmerdam 于 1998 年创建，是 OSGeo 的一个项目。基于 gdalwarp 或 ogr2ogr 等工具编写的脚本可以在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 光栅和矢量驱动程序
• 重投影和变形
• 命令行实用程序
• 支持多种语言

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 平台上的 FME、Global Mapper 或 ArcGIS Pro 数据工具的替代方案。

世界无线电基金会

天气研究与预报模型（WRF）是一个免费的开源大气模拟系统。它支持真实数据预报和理想化研究，具有嵌套域、多种物理方案和数据同化选项，并且可以与MPI并行运行。大气科学家、区域预报员和气候研究人员使用它进行降尺度和个例研究。它是应用最广泛的社区天气模型之一。美国国家大气研究中心（NCAR）与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）及其他合作伙伴共同开发了该模型，始于20世纪90年代末。设置域和物理方案需要一定的经验。该模型运行在Linux集群上。

特征特点

• 嵌套域
• 物理选项
• 数据同化
• MPI并行

Linux 系统要求： 需要 Fortran 编译器、MPI 和 NetCDF 库。无发行版要求。

Linux 的替代方案： 没有直接的 Windows 版本。

首席数字官

CDO（气候数据操作器）是一个免费的开源命令行操作器集合，用于处理气候和数值模型数据，主要支持 NetCDF、GRIB 及相关格式。其操作器可对长数据记录执行统计、插值、重网格化、文件运算和时间序列操作。气候科学家和数据工程师可将这些操作器串联起来，形成数据处理流程。CDO 以其快速高效和易于脚本化而著称。它由汉堡马克斯·普朗克气象研究所开发，Uwe Schulzweida 为主要作者。CDO 可在 Linux 和 macOS 系统上运行。

特征特点

• 统计算子
• 重熔
• 时间序列操作
• NetCDF 和 GRIB 格式

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 的替代方案： 没有直接的 Windows 等效程序。最接近的替代方案是 MATLAB 或 Python 脚本。

史莱姆

Slurm 是一款免费开源的计算集群工作负载管理器。它负责分配节点、排队作业、强制执行优先级和限制、运行作业数组以及记录统计数据，用户可以通过提交批处理脚本来请求核心数、内存和时间。集群管理员和运行模拟的研究人员都会使用它。Slurm 因其运行众多大型超级计算中心的批处理系统而闻名。它最初的名称是 Simple Linux Utility for Resource Management（简单 Linux 资源管理实用程序）。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室于 2002 年启动了该项目，后来 SchedMD 接手了后续的开发工作。莱布尼茨超级计算中心在其 Linux 集群和 SuperMUC-NG 系统中都使用了 Slurm。

特征特点

• 作业队列、优先级和限制
• 作业数组
• 会计
• GPU 和资源调度

Linux 系统要求： 无需特定发行版。但所有节点上的版本必须一致，且配置必须相同。

Linux 系统是 Microsoft HPC Pack 或 IBM Spectrum LSF 的替代方案。

Open MPI

Open MPI 是消息传递接口 (MPI) 标准的免费开源实现，适用于跨多个进程和节点运行的程序。它支持多种网络架构、进程启动器和调度器，并且一些商业求解器也将其作为可选功能。例如，Lumerical 提供了使用 Open MPI 或 Intel MPI 运行仿真的文档。高性能计算 (HPC) 开发人员和集群运维人员都在使用它。Open MPI 因在 2004 年合并了四个早期项目 FT-MPI、LA-MPI、LAM/MPI 和 PACX-MPI 而闻名。它可在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 许多网络结构
• 调度器集成
• MPI标准符合性
• 多个发射器

Linux 系统要求： 无需任何要求。匹配版本需与自带求解器的求解器相匹配。

Linux 上可替代 Windows 上的 Microsoft MPI 或 Intel MPI 的方案。

斯帕克

Spack 是一款面向高性能计算 (HPC) 的免费开源软件包管理器。它能够从源代码构建科学软件，并支持多个版本和变体并存，其配方 (recipes) 会详细描述编译器、MPI 库及其依赖项。集群管理员和研究软件工程师使用它来维护跨机器的可复现环境。Spack 以其规范 (specs) 的概念而闻名，规范只需一行代码即可描述构建过程。Todd Gamblin 于 2013 年在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室创建了 Spack。它可在 Linux 和 macOS 上运行。

特征特点

• 描述构建的规格
• 多个版本和变体并排显示
• 编译器管理
• 可复现的环境

Linux 系统要求： 需要 Python 和编译器。无发行版要求。

Linux 上类似 Windows 上的 vcpkg 或 Conda 的替代方案。

Apptainer

Apptainer 是一个免费的开源容器系统，专为共享高性能计算 (HPC) 系统而设计。它无需用户获得主机 root 权限即可运行镜像，将应用程序及其库打包成一个可在机器间传输的单个文件，并可与 MPI 和 GPU 集成。研究人员和集群运维人员使用 Apptainer 在笔记本电脑和超级计算机上运行相同的软件。Apptainer 因其与 Singularity 项目的渊源而闻名。Gregory Kurtzer 于 2015 年在劳伦斯伯克利国家实验室创建了 Singularity 项目，该项目于 2021 年加入 Linux 基金会，更名为 Apptainer。它运行在 Linux 系统上。

特征特点

• 单文件图像
• 以普通用户身份运行
• MPI 和 GPU 支持
• Docker 镜像导入

Linux 系统要求： 无根模式需要非特权用户命名空间，最低内核版本要求为 3.8，推荐使用 4.18 或更高版本。完整功能还需要 FUSE 和 OverlayFS 支持。Setuid 模式是另一种选择，在企业版 Linux 上需要 fuse3 库 3.3.0 或更高版本。发行版将其打包为 apptainer 和 apptainer-suid。

Linux 平台上的 Docker Desktop 或 Podman Desktop 的替代方案。

海湾合作委员会

GNU 编译器集合 (GCC) 是一套免费的开源编译器套件，支持 C、C++、Fortran 等多种语言。它具备代码优化功能，支持 OpenMP 和多种处理器架构，并为大多数 Linux 发行版提供默认工具链。科学程序员依赖它来编写 Fortran、C++ 和 C 代码，从传统的模拟程序到新的库，无所不包。它被誉为自由软件工具链的基石。Richard Stallman 于 1987 年发布了第一个版本。不同发行版的默认版本有所不同，例如 Fedora 44 默认使用 GCC 16，厂商也会列出编译器要求，因此请务必查看。它可在 Linux 系统上运行。

特征特点

• C、C++ 和 Fortran
• OpenMP
• 许多处理器架构
• 多种优化选项

Linux 系统要求： 没有硬性要求。供应商会指定支持的版本。

Linux 系统上可替代 Microsoft Visual C++ 或 Windows 系统上古老的 Intel Fortran 的方案。

LLVM 和 Clang

LLVM 是一个免费的开源编译器基础设施，Clang 是其用于 C、C++ 及相关语言的前端。它们提供快速编译、清晰的诊断信息、静态分析、用于检测内存错误和未定义行为的清理器，以及一个被众多语言和 GPU 工具链使用的框架。科学软件开发人员和工具构建者都在使用它们。LLVM 以其模块化设计而闻名。Chris Lattner 于 2000 年左右在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校创建了 LLVM，Clang 随后推出。NVIDIA 将 Clang 列为 CUDA 支持的主机编译器之一。它可在 Linux 系统上运行。

特征特点

• 模块化设计
• 静态分析
• 消毒剂
• 语言服务器

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 上可替代 Microsoft Visual C++ 或 Windows 上某些 Intel oneAPI 编译器的方案。

PETSc

PETSc（Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation，便携式可扩展科学计算工具包）是阿贡国家实验室开发的免费开源库。它提供用于线性和非线性系统的并行求解器、时间积分器、优化和网格数据结构，支持MPI和GPU。有限元、CFD和地球物理代码的开发者都基于PETSc进行开发，研究人员也用它来测试求解器策略。PETSc以其运行时可选择的求解器选项而闻名。该项目于20世纪90年代初在阿贡国家实验室启动，可在Linux集群上运行。

特征特点

• 并行线性与非线性求解器
• 时间积分器
• MPI 和 GPU 支持
• 运行时选择的求解器选项

Linux 系统要求： 需要 MPI、BLAS、LAPACK 和编译器。无需分发包。

Linux 系统下 Intel oneMKL 求解器或 MATLAB 稀疏求解器的替代方案。

NVIDIA CUDA 工具包

CUDA 工具包是 NVIDIA 的 GPU 计算开发环境。它包含 nvcc 编译器、运行时环境、数学库（例如 cuBLAS 和 cuFFT）、性能分析器和调试器。仿真代码、机器学习框架和信号处理软件的开发者都在使用它，许多商业求解器也使用它进行 GPU 加速。CUDA 因推动通用 GPU 计算的普及而闻名。NVIDIA 于 2006 年和 2007 年推出了 CUDA。该工具包免费但属于专有软件。官方 Linux 支持涵盖 RHEL 8 至 10、Ubuntu LTS、Debian、SLES 和 Fedora，自 2026 年 3 月发布的 CUDA 13.2 版本起，也支持 RHEL 的衍生发行版，例如 AlmaLinux。

特征特点

• nvcc 编译器
• cuBLAS 和 cuFFT 库
• 分析器和调试器
• 主机编译器支持 GCC 和 Clang

Linux 系统要求： RHEL 8 至 10、Ubuntu 22.04、24.04 和 26.04、Debian 12 和 13、SLES 15 和 16、Fedora 44 以及 CUDA 13.2 之后的 RHEL 重建版本。NVIDIA 会根据发行版列出内核和 GCC 版本。

Linux 系统上可替代 DirectCompute、OpenCL 或 Windows 系统上各种工具包的方案。

Python 与 NumPy 和 SciPy

Python 是一种通用编程语言，而 NumPy 和 SciPy 则将其转变为一个科学计算平台。NumPy 提供快速的多维数组和线性代数运算，SciPy 则增加了优化、积分、插值、信号处理、稀疏矩阵和统计等功能。几乎所有领域的工程师和科学家都使用它们作为数据分析、仿真脚本和使用 Matplotlib 进行绘图的基础。它们以围绕其构建的大量库而闻名。Guido van Rossum 于 1991 年发布了 Python，SciPy 大约在 2001 年诞生，Travis Oliphant 于 2006 年创建了 NumPy。Conda 或虚拟环境确保了工作站和集群之间软件包版本的一致性。所有这些都可以在 Linux 上原生运行，并且全部免费。

特征特点

• 快速数组
• 线性代数
• 优化与集成
• 信号处理

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 系统下可替代 MATLAB、OriginPro 甚至 Microsoft Excel 的软件。

JupyterLab

JupyterLab 是一个免费、开源、基于浏览器的开发环境，支持笔记本、文本编辑器和终端。笔记本可以混合代码、结果、图表和解释性文本，并通过内核支持 Python、Julia、R 等多种语言。科学家和工程师使用它进行探索、教学和共享分析结果。JupyterLab 的前身是 Fernando Pérez 于 2001 年创建的 IPython，经过 2014 年的 Project Jupyter 项目发展，最终于 2018 年发布了稳定版。在 Linux 系统上，JupyterLab 通常运行在服务器或集群节点上，并通过隧道访问，从而将分析与数据紧密结合。长时间的生产环境运行应该使用脚本，而不是笔记本。

特征特点

• 笔记本电脑界面
• 许多语言内核
• 终端和编辑器
• 扩展

Linux 系统要求： 无需任何要求。远程使用需要 SSH 隧道或集线器。

Linux 系统下 MATLAB Live Editor 或 Mathematica notebooks 的替代方案。

PyTorch

PyTorch 是一个免费的开源机器学习框架，它包含张量、自动微分、神经网络模块和 GPU 加速功能。科学家们将其用于代理模型、物理信息网络和图像分析，而工程师们则将其用于基于学习的控制和信号处理。PyTorch 以其“运行定义”的风格而闻名，这种风格使得模型易于调试。Meta 的人工智能研究小组在 2016 年和 2017 年基于早期的 Torch 库发布了 PyTorch，并于 2022 年将其移交给 Linux 基金会旗下的 PyTorch 基金会。GPU 训练依赖于 NVIDIA CUDA 协议栈，NVIDIA 为许多 Linux 发行版提供了相关文档。

特征特点

• GPU上的张量
• 自动微分
• 神经网络模块
• 分布式培训

Linux 系统要求： GPU 使用取决于 NVIDIA 驱动程序和 CUDA 版本。CPU 使用没有发行版要求。

Linux 上 MATLAB 深度学习工具箱或 Windows ML 的替代方案。

scikit-learn

scikit-learn 是一个免费的开源 Python 库，用于经典的机器学习。它提供回归、分类、聚类、降维、模型选择和预处理等功能，并提供统一的管道接口。工程师和科学家将其用于传感器数据、测试结果和过程监控，在这些应用中，小型且可解释的模型通常比深度网络更有效。它以其完善的文档和统一的设计而闻名。David Cournapeau 于 2007 年将其作为 Google Summer of Code 项目启动，INRIA 的一个团队于 2010 年发布了第一个公开版本。它可在 Linux 系统上原生运行。

特征特点

• 统一估计器接口
• 管道
• 交叉验证
• 广泛的算法选择

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 系统下 Minitab、JMP 或 IBM SPSS Modeler 的替代方案。

Git

Git 是一个免费的开源分布式版本控制系统。它记录代码、输入文件、脚本和文档的每一次更改，支持分支和标签，并允许多人协作处理同一文件。工程师和科学家使用它来跟踪求解器的输入和分析脚本，从而使每个结果都具有可追溯的来源。Git 以其速度和作为 Linux 内核的托管工具而闻名。Linus Torvalds 于 2005 年 4 月编写了 Git，此前内核项目失去了对 BitKeeper 工具的访问权限。Git 源自 Linux 世界，并且每个主流 Linux 发行版都打包了它。

特征特点

• 分布式历史
• 分支和标签
• 快速操作
• 钩子

Linux 系统要求： 没有要求。

Linux 上 TortoiseSVN 和 Team Foundation 版本控制的替代方案。

TeX Live

TeX Live 是一个免费的开源 TeX 排版系统发行版，包含 LaTeX、BibTeX 和 Biber，以及各种字体和数千个宏包。它可以生成高质量的文档，包括公式、交叉引用、参考文献和图表。科学家和工程师们用它来撰写论文、学位论文、报告和规范。TeX Live 以其卓越的数学排版质量而闻名。唐纳德·克努特 (Donald Knuth) 于 1978 年创建了 TeX，莱斯利·兰波特 (Leslie Lamport) 在 20 世纪 80 年代初开发了 LaTeX，而 TeX 用户组自 20 世纪 90 年代末以来一直在维护 TeX Live。所有主流 Linux 发行版都通过其软件包管理器提供 TeX Live。

特征特点

• LaTeX 和 BibTeX
• 数千个包裹
• 高质量的数学
• 多种字体

Linux 系统要求： 无需特殊要求。完整安装工程规模较大。

Linux 系统中替代 Microsoft Word 的软件，带有公式编辑器 MiKTeX 或 Scientific WorkPlace。

蛇制造

Snakemake 是一个免费的开源工作流管理系统。您可以编写规则来描述输出文件如何由输入文件生成，Snakemake 会自动计算出要运行的步骤，并行运行各个独立的步骤，并将它们提交给 Slurm 等调度器或云端。生物信息学家、气候科学家和工程师使用它来实现多步骤分析的可重复性。它以基于 Python 的语法以及对 conda 和容器的支持而闻名。Johannes Köster 于 2012 年左右创建了 Snakemake。它运行在 Linux 系统上。

特征特点

• 基于规则的工作流
• 并行执行
• 集群和云提交
• Conda 和容器集成

Linux 系统要求： 需要 Python。无发行版要求。

Linux 平台上的 Alteryx Designer 或 KNIME 替代方案。