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题目:叠后时间偏移并行算法设计、实现与性能优化

关键词:叠后时间偏移,并行计算,地震偏移

  摘要



地震偏移是一种将地震数据信息进行重排的反演运算,它将地震波能量归位到其空间的真实位置来获取地下真实构造图像。叠后时间偏移具有计算结果精确且适用于野外不规则采集数据的优点,成为目前实际应用中普遍被采用的地震偏移成像方法之一。

叠后时间偏移运算非常耗时,完成一次成像叠加所需的时间非常巨大。同时,物探技术在未来几年内还将面临着数据规模的高速增长,而串行的叠后时间偏移算法的优化空间已经不大,因此,研究并行的叠后时间偏移算法便成为物探技术的一个重点。

随着集群技术的发展,出现了并行叠后时间偏移的研究。本文通过对叠后时间偏移算法原理及原始版本叠后时间偏移程序特点的研究,本文提出了一种以频率动态划分任务的并行方法。该方法把集群划分为主节点与工作节点,在节点层次上按地震波场切分任务;在节点内,采用按频率并行的方法。实现了带有容错特性的动态任务划分的叠后时间偏移并行算法。

为了验证所提出的方法的有效性,本文设计了多组实验。实验数据表明,本文程序在节点内实现了良好的任务调度,达到了IO与计算的重叠。在 “集群性能测试”中,本文程序在64个节点以内规模的集群上有接近理想的加速比。从实验结果看,程序的性能和扩展性良好,达到了研究目的。