Gaussian的Link、IOp與非標準計算路徑
1. Gaussian程序的基本結構
高斯是由很多功能不同的獨立可執行程序組成的，它們被稱為Link，在它們之間通過臨時文件來傳遞數據，最主要的是rwf文件，每個Link的功能在高斯手冊里都有簡單介紹。Link間的調用順序實際上是隨意的，但是只有某些固定順序的調用（還包括循環、分支、跳轉方式的調用）才有意義，才能完成特定的任務。每個Link對應的可執行文件名的通式為lyyxx.exe，例如L314對應的可執行程序l314.exe就是yy=3、xx=14。yy代表的是這個Link所屬的overlay，也稱為層，功能相近的子程序被歸在一層，如overlay 6主要是分析波函數，所以包括了L601（布居數和相關的分析）、L607（NBO分析）、L609（AIM分析）等子程序。同一層的Link也經常連在一起被調用，如L301、L302、L303、L311、L314它們總是連在一起調用來完成基組的設定和電子積分。
L0、L1、L9999相對其它Link較為特殊，它們并不用來執行實際的計算，而且不論何種任務，它們都一定會執行。
L0：在程序最開始執行，用來初始化運行環境。與L0對應的程序并不叫L0.exe，若在高斯03中，dos版本它就對應g03.exe，windows GUI版本就是g03W.exe，unix版本就對應g03。L0會創建L1進程，然后在全部Link調用結束前會一直保持睡眠狀態。L0還會把輸入文件復制成一份“內部輸入文件”到用戶設的scratch目錄中，其名字在windows版本下就是gxx.inp，在unix版本下為“進程id號.inp”，任務正常結束后會被自動刪掉，其內容相對于輸入文件沒有了注釋行（開頭為!的行），并且用@來引用的外部文件會在其中被展開。
L1：被Link 0所調用。用來初始化臨時文件、解析輸入文件中route section段落的關鍵詞、生成調用以后Link所需的命令行指令。L1和L0共同組成overlay 0。
L9999：最后一個被調用的Link，進行任務的掃尾工作。它確保最重要的信息已寫入chk，輸出第三方程序所需的文件（如.wfn波函數文件），生成檔案條目（是指在格言之前輸出的那段計算數據的緊湊描述），輸出古怪的格言，最后結束整個任務。
2. 內部選項(IOp,Internal Option)
每個Link都有其IOp，各個選項的選項值決定了這個Link如何運行，每個IOp的解釋可以在高斯官方網站查到，遇見個別查不到的，需用《察看Gaussian全部IOP的方法》（http://www.shanxitv.org/30）文中的方法。
在route section段落所指定的計算任務和方法被L1所解析后，哪些Link會被調用，并且以什么參數來調用就確定了。例如# HF/STO-3G會被解析成下面這樣，稱為非標準路徑（不同高斯版本解析出的結果可能有些不同）：
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;
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;
上面每行內容格式是：yy/選項=數值,選項=數值.../xx1,xx2,xx3...;。例如第5行，yy=5，xx=2說明要調用L502，并且令其選項5的值為2、選項32的值為1、選項38的值為5。再例如第3行，說明要調用L301、L302、L303，并且將選項6的值為3、選項11的值為9...選項30的值為1這樣的設定傳遞給它們，屬于同一層且在同一行的Link會共享IOp設定。
解析出的內容并不是把所有選項和賦值都列出來，選項的值如果是默認的就不會被列出，一般各個IOp默認的值都是0。例如第四行，說明以各個選項都用默認值的方式來調用L401。
可以用IOp關鍵字修改各層選項的值，格式為IOp(層/選項=值,層/選項=值...)，比如route section多填上IOp(3/40=2,3/11=1,4/9=2)，則第三行成了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;。
給某個Link傳遞它本身并沒有的選項設定等于沒有傳遞。例如freq任務被解析出的內容會有7/8=1,10=1,25=1/1,2,3,16;這樣一行，而L701/702/703并沒有選項8，所以雖然寫了，但實際上等價于只給L716傳遞了選項8=1這個設定。同一層的不同Link往往同時具有相同的選項，選項的設定傳遞給它們時所代表的含義有時相同（必定這幾個Link功能有相關性），但也有時不同（這種情況下這些Link不會有機會在一起使用）。例如IOp(1/13)控制L103/113/114（用于幾何優化）及L115（計算IRC）用什么方法更新Hessian矩陣，也控制L121（ADMP計算）的多時間步長參數。對這兩種情況1/13的功能是不相關的，卻只能給這個選項設一個值，看似會有矛盾，但由于ADMP不可能與優化或IRC在一起執行，所以不必擔心這個問題。
想查看route section被解析的結果，可以進入高斯自帶的testrt.exe程序，然后輸入比如HF/STO-3G，按兩次回車就可得到上述結果。或者在windows版高斯的Existing File Job Edit窗口中點對勾按鈕。也可以在任務的輸出文件的開始部分看到（使用#T精簡輸出時除外）。
3. Link的調用順序
來看一個復雜點的例子，# HF/STO-3G opt的非標準路徑如下：
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; 重新定位坐標，計算對稱性，檢查變量
3/6=3,11=1,16=1,25=1,30=1/1,2,3; 產生基組信息，計算積分
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; 計算導數，處理優化和頻率的信息
1/18=20/3(-5); Berny優化（計算新坐標，判斷是否位移和力已收斂）
2/9=110/2;
6/7=2,8=2,9=2,10=2,19=2,28=1/1;
99/9=1/99;
Link會按照非標準路徑的書寫順序從上往下執行，即L101->L103->L202->L301->L302...，利用#P輸出的文件內的Enter...和Leave Link...提示就能驗證。在某些行末（但在分號之前）會看到括號標識，它表明完成當前層后如何跳轉，若值為n，當n>0表明要往后跳轉n+1次，當n<0表明要往前跳轉n次，默認是0，即按順序執行下一行而不跳轉。比如第8行1/18=20/3(3);說明這行執行結束后（當前位置仍在這行）向后跳4次，執行2/9=110/2;。倒數第四行1/18=20/3(-5);說明運行完L103之后往前跳5次，即接下來執行2/9=110/2;，這樣就形成了一個循環，反復計算新的電子積分、計算導數并移動坐標，構成了幾何優化的最主要過程。
跳轉指令一般都會被執行，但對于某些Link是否跳轉也取決于其執行結果，否則上述循環將無限進行下去。第一次調用L103后遇到的跳轉命令(3)只要當L103正常結束就會執行，所以一般都會跳過L9999，而不會因此直接結束任務。進入循環后，當循環內的L103發現位移和受力都已經收斂，就不再執行(-5)所示的跳轉命令，而是接著向下執行L202輸出當前坐標變量，然后運行L601輸出布居、多極矩等信息，最終到L9999結束任務。
4. 自定義計算路徑
上面的兩個非標準路徑的例子雖然名字含有“非標準”，但實際上Link的調用順序是標準的，是完成程序內設功能的默認流程。用戶也可以自己定制計算路徑，成為真正意義的“非標準”路徑。方法是使用nonstd關鍵字，然后在后面寫上非標準路徑。也可以結合#T、#P、oldconstant等設定，因為它們并不屬于非標準路徑涉及的設定，與nonstd沒有沖突。例如這是一個以HF/STO-3計算水分子的任務所對應的自定義計算路徑輸入文件：
%chk=C:\ltwd\h2o.chk
#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
我們可以以此為基礎修改。例如只想獲得距離矩陣及分子點群信息，不想干別的，只需要執行L202就可以了，于是非標準路徑只保留下面這三行：
1/38=1/1; 讀取標題和分子說明部分
2/17=6,18=5,40=1/2; 重新定位坐標，計算對稱性，檢查變量
99/5=1,9=1/99;
5. 自定義計算路徑應用實例
自定義計算路徑有一定實用價值。假設我們想獲取幾何優化中每步的Mulliken電荷，然而高斯默認的是只在內循環前后各調用一次L601，而不會每步都輸出一次電荷。想達成這個目的可以寫腳本提取優化任務的輸出文件中的結構，然后生成一堆單點輸入文件再批量執行，顯然這比較麻煩。利用自定義非標準路徑則容易得多，只需要把6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1;這行挪到內循環里面即可，上面的例子即改為：
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，為了跳回原處，所以(-5)也改成了(-6)。
2/9=110/2;
后略...
當然也可以把此行寫在7//1,2,3,16;的前面，因為它們并不影響密度矩陣，所以結果一樣。但不應寫在5/5=2,38=5/2;之前，因為當前結構收斂的波函數此時尚未生成。也不能寫成：
...
1/18=20/3;
6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1(-6);
...
這樣的話會陷入無限循環，因為L601不能判斷什么時候不做跳轉。
再舉一個例子，在scan任務中獲得每一步的AIM鍵臨界點。先用testrt獲知scan關鍵字對應的是：
...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;
再將aim關鍵字輸入testrt，可獲知在非標準路徑中與aim關鍵字有關的是6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1,35=4/1,9;，由于不打算運行L601，而且只有選項35對L609有意義，所以可以只寫6/35=4/9;。故改成下面這樣，并寫在# nonstd之后即可。
...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;
6/35=4/9;
1/60=1/8(-5);
99/9=1/99;
其中L108用來做勢能面掃描，當步數達到所設值時會忽略跳轉命令往下執行。
同理，利用上述方法結合IRC計算，還可以一次得到IRC路徑各點的Mayer鍵級(6/80=1)，用腳本提取出來后就能繪制反應路徑上的鍵級變化曲線。
6. 與計算路徑相關的幾個選項
有兩個Link 0命令（寫在%行的設定）值得一提，可以結合非標準路徑使用。
%KJob Lxxx M 說明執行Lxxx M次之后停止任務，此選項方便直接地人為控制Link的調用。比如%kjob L502 3說明執行L502三次后立刻中斷任務，最后不會經過L9999。
%Subst Lxxx dir 從dir目錄下取得Lxxx.exe的執行文件，代替默認路徑下的同名Link執行文件。如果某個子程序自行修改過，有多個版本放在不同文件夾，可以用這個功能來指定調用哪個。如果需要同時指定多個Link的路徑，就寫多次這個條目依次指定。
還有幾個route section關鍵字也與執行路徑相關，雖然也可以直接用nonstd的方法實現相同功能，但直接用這些關鍵字有時更方便，免得把非標準路徑全寫出來。
Skip=M 跳過前M層。比如第一個例子若寫成# HF/STO-3G skip=5，則非標準路徑就只剩下了6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1; 和 99/5=1,9=1/99;。
Skip=Ovn 跳過overlay=n前面的層。如使用Skip=Ov4則第一個例子從4//1開始執行。
ExtraLinks=yyxx 每次yy層執行完畢后再執行一次Lyyxx。例如第三節的例子，如果寫成# HF/STO-3G opt ExtraLinks=607，則執行完L602就會接著執行L607(NBO分析)，在非標準路徑上也能看到發生了改變，三處6/.../1;都變成了6/.../1,7。
ExtraOverlays 用了這個關鍵詞后，空一行后寫上執行內容（并且與標題行之間留一空行），則這行會被插入到overlay 9之前。例如第一個例子的輸入文件寫成：
# SP ExtraOverlays
2/9=1/2;
Title Card Required
...后略
從非標準路徑上就會看到，2/9=1/2;被插入到了99/5=1,9=1/99;的前面，所以任務臨結束前會調用一次L202。