题目：菲涅耳带地震层析成像并行算法研究及辅助支撑工具实现

地震层析是利用大量地震观测数据反演研究区域三维结构的一种方法。菲涅耳带层析成像考虑波频率的影响，具有较高的分辨率，但所需的存储空间和计算量很大。传统的串行层析成像程序的执行时间随着观测范围的扩大和精度要求的提高而急剧增加。基于高性能计算集群的并行算法无疑对层析成像效率的提高有着不可忽视的作用。 本文旨在研究如何设计并实现一种高效的地震层析成像并行算法。其具体研究内容为地震层析成像并行算法的设计和实现及其优化方法，并设计开发一种用于并行程序性能分析的辅助支撑工具。 本文首先分析了地震层析成像的研究现状，总结了地震层析成像算法所面临的问题，明确了本课题所要解决的问题，确定了研究目标，并阐述了并行计算相关理论；其次，对菲涅耳带地震层析的原理进行了简单的描述，并对其串行方法和并行方法进行了介绍；之后，对菲涅耳带地震层析成像并行算法的设计和实现进行了详细的描述和分析，并分别针对基于消息传递的MPI和MapReduce两种不同并行编程模型的实现进行了详尽的设计和实验分析，从执行效率、可扩展性以及容错等方面做了评价；另外，介绍了用于并行程序性能分析的辅助支撑工具的设计与实现；最后，结合实验结果数据对菲涅耳带地震层析成像并行算法进行了分析，并得出结论。