题目：PSDM加速器的高性能数据交换机制

随着油气勘探开发的进一步深入，目标地层结构日益复杂，对于地震勘探的精度和勘探效率都有了更高的要求，而高性能计算技术的不断发展使得很多高精度石油勘探算法能够在实际中得以应用。其中叠前深度偏移(PSDM)适用于速度横向变化剧烈的复杂地区，是目前解决复杂地区地震成像的关键技术。目前叠前深度偏移主要的实现方式是将该算法部署在高性能集群上，利用集群系统强大的计算能力来满足高性能计算的需求，然而随着采集技术的不断进步，地震的数据量越来越大，硬件性能提升的速度已逐步滞后于系统性能需求的提升，因此需要通过对现有算法的优化，来弥补硬件性能提升的滞后。本课题组通过对叠前深度偏移的深入研究和分析，提出了一种基于FPGA的硬件加速方案，用于实现细粒度的并行计算。由于叠前深度偏移算法的访存行为比较复杂，且模块间具有很强的数据耦合性，因此是否能够高效地完成计算中的数据交换，将是该方案能否获得高性能加速的一个关键所在。本文针对以上问题，提出了一套基于叠前深度偏移的高性能数据交换机制。深入讨论了基于PCI Express总线数据传输卡的设计与实现，并给出了片上控制逻辑的详细设计。通过该方案可以实现PSDM计算模块与主机及片上存储的高速数据传输。论文首先介绍了总线技术及硬件加速的发展状况，并讨论了PCI Express总线在应用中的实际情况。并在此基础上给出了基于PSDM算法高性能数据交换机制的设计方案，通过分析设计方案，给出了详细的硬件和片上逻辑的设计过程，以及各功能模块的说明；之后介绍了基于Windows的设备驱动程序的快速开发方法；最后提供了开发验证的方法和数据，为后续研究工作的开展提供了帮助。