專利名稱：在外圍設備上處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在操作上與主計算系統(tǒng)耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
已知利用外圍設備與中央處理器并行地進行計算的計算系統(tǒng)。例如，主計算系統(tǒng) 可實現(xiàn)進行計算的外圍設備，同時，主計算系統(tǒng)進行其它信息處理和/或管理功能，以便降 低主計算系統(tǒng)上的處理負荷。在一些情況下，外圍設備可被配置成進行特定類型的處理。例 如，在主計算系統(tǒng)內(nèi)可設置圖形卡和/或聲卡(即外圍設備)以進行音頻和/或視頻處理， 從而使主計算系統(tǒng)的中央處理器不必執(zhí)行這些任務。在地震地球建模領(lǐng)域內(nèi)，主計算系統(tǒng)和外圍設備被配置成使得在確定與關(guān)心的地 震體積有關(guān)的信息時進行的一些類型的計算在外圍設備上進行。這樣的外圍設備可被特別 調(diào)整成進行必需的計算，這可提高計算的效率(例如，節(jié)省時間等)。然而，在這種傳統(tǒng)配置 中，需要在主計算系統(tǒng)和外圍設備之間，和/或在外圍設備本身內(nèi)傳送信息，這會構(gòu)成在外 圍設備上處理信息的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種在通過外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備 上處理數(shù)據(jù)的方法。在一個實施例中，所述方法包括通過外圍總線，在外圍設備處從主計 算系統(tǒng)接收全部或基本上全部的一組完整輸入數(shù)據(jù)，其中，外圍設備通過外圍總線以壓縮 格式接收所述輸入數(shù)據(jù)，其中，所述一組完整輸入數(shù)據(jù)包含關(guān)心的地震體積的一個或多個 完整模型，和/或在至少一個地震炮期間分別生成時變數(shù)據(jù)的至少一個地震傳感器的一組 完整讀數(shù)；把輸入數(shù)據(jù)保存在包括在外圍設備中的外圍信息存儲器上；以壓縮格式把輸入 數(shù)據(jù)從外圍信息存儲器傳給包括在外圍設備中的外圍處理器；實現(xiàn)外圍處理器，以解壓縮 輸入數(shù)據(jù)；實現(xiàn)外圍處理器，以按照預定的計算算法來處理解壓縮的輸入數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生輸出 數(shù)據(jù)；以及實現(xiàn)外圍處理器，以壓縮輸出數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一方面涉及一種在通過外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備 上處理數(shù)據(jù)的方法。在一個實施例中，所述方法包括通過外圍總線，在外圍設備處從主計 算系統(tǒng)接收輸入數(shù)據(jù)，其中，外圍設備通過外圍總線以壓縮格式接收所述輸入數(shù)據(jù)；以壓縮 格式把輸入數(shù)據(jù)保存在包括在外圍設備中的外圍信息存儲器上；以壓縮格式把輸入數(shù)據(jù)從 外圍信息存儲器傳給包括在外圍設備中的外圍處理器；實現(xiàn)外圍處理器，以解壓縮輸入數(shù) 據(jù)；以及實現(xiàn)外圍處理器，以按照預定的計算算法來處理解壓縮的輸入數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生輸出數(shù) 據(jù)。本發(fā)明的另一方面涉及一種被配置成按照預定的計算算法來處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在 一個實施例中，所述系統(tǒng)包含一個或多個系統(tǒng)處理器、系統(tǒng)信息存儲器、外圍總線和外圍設 備。所述一個或多個系統(tǒng)處理器管理系統(tǒng)上的處理。系統(tǒng)信息存儲器與所述一個或多個 系統(tǒng)處理器通信，利用系統(tǒng)信息存儲器的信息的電子存儲由所述一個或多個系統(tǒng)處理器管理。外圍總線被配置成提供外圍設備與所述一個或多個系統(tǒng)處理器和/或系統(tǒng)信息存儲器 之間的通信接口。外圍設備經(jīng)由外圍總線與所述一個或多個系統(tǒng)處理器和/或系統(tǒng)信息存 儲器通信，并包括外圍信息存儲器和外圍處理器。外圍信息存儲器經(jīng)由外圍總線從所述一 個或多個系統(tǒng)處理器和/或系統(tǒng)信息存儲器接收信息，接收的信息包括已被壓縮成壓縮格 式的輸入數(shù)據(jù)，外圍信息存儲器以壓縮格式保存輸入數(shù)據(jù)。外圍處理器從外圍信息存儲器 接收壓縮的輸入數(shù)據(jù)，外圍處理器被配置成對壓縮的輸入數(shù)據(jù)解壓縮，按照預定的計算算 法來處理輸入數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，以及壓縮所述輸出數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一方面涉及一種配置成與計算機系統(tǒng)一起實現(xiàn)的外圍設備。在一個實 施例中，外圍設備包括通信接口、外圍信息存儲器和外圍處理器。通信接口被配置成構(gòu)成用 于計算機系統(tǒng)和外圍設備之間的通信的外圍總線。外圍信息存儲器經(jīng)由通信接口從計算機 系統(tǒng)接收信息，接收的信息包含輸入數(shù)據(jù)，外圍信息存儲器以壓縮格式保存輸入數(shù)據(jù)。外圍 處理器從外圍信息存儲器接收壓縮的輸入數(shù)據(jù)，對壓縮的輸入數(shù)據(jù)解壓縮，按照預定的計 算算法來處理輸入數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，以及壓縮所述輸出數(shù)據(jù)。參考構(gòu)成本說明書的一部分的附圖，根據(jù)下面的說明和附加權(quán)利要求，本發(fā)明的 這些和其它目的、特征及特性，以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)元件的操作方法和功能，及部件的組合和制 造的經(jīng)濟性將變得更明顯，附圖中，相同的附圖標記表示對應的部件。然而，附圖只是用于 舉例說明，而不是對本發(fā)明的限制。說明書和權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個”包括復數(shù) 的所指事物，除非上下文明確地另有說明。


圖1圖解說明了按照本發(fā)明的一個或多個實施例，被配置成生成關(guān)心的地震體積 內(nèi)的至少一個地震炮的讀數(shù)的系統(tǒng)。圖2圖解說明了按照本發(fā)明的一個或多個實施例，被配置成在與主計算系統(tǒng)操作 耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。圖3圖解說明了按照本發(fā)明的一個或多個實施例，在與主計算系統(tǒng)操作耦接的外 圍設備上處理數(shù)據(jù)的方法。
具體實施例方式圖1圖解說明了被配置成生成關(guān)心的地震體積12內(nèi)的至少一個地震炮的讀數(shù)的 系統(tǒng)10。系統(tǒng)10記錄與地震波在關(guān)心的地震體積12內(nèi)的傳播速率和/或反射有關(guān)的信 息。根據(jù)系統(tǒng)10所記錄的信息，來確定與關(guān)心的地震體積12有關(guān)的信息。例如，可以指定 速度模型、密度模型、彈性模型、和/或與關(guān)心的地震體積12有關(guān)的其它信息。在一個實施 例中，系統(tǒng)10包括震源14和一組地震傳感器16。在一個實施例中，震源14在關(guān)心的地震體積12內(nèi)生成波。因而，震源14是傳播 通過關(guān)心的地震體積12的地震波場的源。震源14可生成進入關(guān)心的地震體積12的地震 波，和/或震源14可物理地沖擊關(guān)心的地震體積12的表面以生成波。例如，在一個實施例 中，震源14包括爆炸物(例如硝化甘油炸藥/Tovex)、專門的空氣炮、震動源和/或其它震 源。地震傳感器16被配置成檢測地震波場。例如，地震傳感器16可包括生成時變信號的地震儀，所述時變信號指示關(guān)心的地震體積12的表面(或在關(guān)心的地震體積12內(nèi)的 某點)處的運動。在圖1中圖解說明的實施例中，地震傳感器16被布置在關(guān)心的地震體積 12的表面。然而，這不是限制性的，在一些實施例中，地震傳感器16可包括檢測地下地震波 場的儀器。另外，在一個實施例中，地震傳感器16包括被置于位于關(guān)心的地震體積12之上 的水體的表面上的儀器，并檢測從關(guān)心的地震體積12的表面和水之間的界面向上傳播到 地震傳感器16的波場。一般相對于關(guān)心的地震體積12，按照均勻和/或預定的方式來布置 地震傳感器16。例如，可沿著網(wǎng)格在關(guān)心的地震體積的表面布置地震傳感器16。在另一個 例子中，地震傳感器16可被布置在關(guān)心的地震體積附近和/或關(guān)心的地震體積內(nèi)的地下。從圖1中可看出，在一個實施例中，系統(tǒng)10還包括存儲模塊18。存儲模塊18保存 與震源14的地震波生成和/或地震傳感器16對地震波的檢測有關(guān)的信息。該信息可包括 與震源14和/或地震傳感器16有關(guān)的位置(和/或方位)信息、與震源14所生成的地震 波有關(guān)的信息(例如，頻率、相位、振幅等)、與各個地震傳感器16所生成的時變信號有關(guān)的 信息(例如，頻率、相位、振幅等)，和/或其它信息。在圖1中圖解說明的實施例中，存儲模塊18包括操作上與地震傳感器16和/或 震源14鏈接的單個中央存儲設備。在這個實施例中，可借助電子通信(例如，有線通信、無 線通信、經(jīng)由網(wǎng)絡的通信等等)，實現(xiàn)存儲模塊18、地震傳感器16和/或震源14之間的工 作鏈路。在一些情況下，存儲模塊18和地震傳感器16之間的工作鏈路包括一組可拆卸的 電子存儲介質(zhì)，所述一組可拆卸的電子存儲介質(zhì)被單獨布置在每個地震傳感器16處(或者 各自與一組地震傳感器16鏈接)，隨后被取下并運輸?shù)剿鲋醒氪鎯υO備，以便實現(xiàn)存儲 和/或數(shù)據(jù)傳送。應認識到，存儲模塊18的舉例說明并不是限制性的。在一個實施例中， 存儲模塊18包括一組分布式存儲設備(例如，布置在各個地震傳感器16處)。圖2圖解說明了被配置成確定與關(guān)心的地震體積有關(guān)的信息的系統(tǒng)20。在一個實 施例中，系統(tǒng)20所確定的信息包括在作為震源(例如，圖1中所示和上面說明的震源14)所 產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積內(nèi)存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻， 關(guān)心的地震體積內(nèi)的地震波場。從圖2中可看出，在一個實施例中，系統(tǒng)20包括主系統(tǒng)22 和外圍設備24。特別地，系統(tǒng)20使得一個或多個地震波場的確定能夠由外圍設備24以增 強方式(例如，更快、對主系統(tǒng)22的計算資源的影響更小等等)確定。主系統(tǒng)22代表能夠按照預定算法以電子方式處理信息的主計算系統(tǒng)。在一些情 況下，主系統(tǒng)22還管理主系統(tǒng)22之外的資源對信息的處理。例如，主系統(tǒng)22可管理在外 圍設備24上進行的信息處理的各個方面(例如，通過控制提供給外圍設備24的信息，和/ 或接受來自外圍設備24的輸出數(shù)據(jù))、由其它主系統(tǒng)進行的信息處理的各個方面(例如，在 客戶端_服務器配置中、在對等配置中等等)、和/或主系統(tǒng)22之外的其它信息處理。在一 個實施例中，主系統(tǒng)22包括系統(tǒng)信息存儲器26、處理器28和外圍總線30。系統(tǒng)信息存儲器26包括使得信息能夠被系統(tǒng)信息存儲器26以電子方式保存的一 個或多個電子可讀存儲介質(zhì)。系統(tǒng)信息存儲器26的電子可讀存儲介質(zhì)可包括與主系統(tǒng)22 集成設置的(即，實質(zhì)上不可拆卸的)系統(tǒng)存儲器、和/或例如經(jīng)由端口(比如USB端口、 火線端口等等)或者驅(qū)動器(例如，磁盤驅(qū)動器等等)可拆卸地連接到主系統(tǒng)22的可拆卸 存儲器。系統(tǒng)信息存儲器26可包括光學可讀存儲介質(zhì)(例如，光盤，等等)、磁性可讀存儲 介質(zhì)(例如，磁帶，硬盤驅(qū)動器，軟盤驅(qū)動器，等等)、基于電荷的存儲介質(zhì)(例如，EEPR0M,RAM，等等)、固態(tài)存儲介質(zhì)(例如，閃速驅(qū)動器，等等)、和/或其它電子可讀存儲介質(zhì)中的 一個或多個。系統(tǒng)信息存儲器26可保存軟件算法、與和主系統(tǒng)22相關(guān)聯(lián)的電子顯示器(未 示出)所生成的輸出有關(guān)的信息、由處理器28確定的信息、傳給外圍設備24和/或從外圍 設備24接收的信息、和/或使得主系統(tǒng)22能夠正確地處理信息和/或管理信息的處理的 其它信息。系統(tǒng)信息存儲器26可以是主系統(tǒng)22內(nèi)的獨立組件，或者系統(tǒng)信息存儲器26可 被集成地設置在與處理器28相同的設備中(例如，在桌上型或膝上型計算機中)。處理器28被配置成在主系統(tǒng)22中提供信息處理能力。因而，處理器28可包括 數(shù)字處理器、模擬處理器、用來處理信息的數(shù)字電路、用來處理信息的模擬電路、狀態(tài)機、和 /或以電子方式處理信息的其它機構(gòu)中的一個或多個。盡管在圖2中，處理器28被示出為 單個實體，然而這只是出于舉例說明的目的。在一些實現(xiàn)中，處理器28可包括多個處理單 元。這些處理單元可以物理地位于相同設備內(nèi)，或者處理器28可以代表協(xié)同工作以提供主 系統(tǒng)22的功能的多個設備的處理功能。如圖2中所示，在一個實施例中，處理器28包括輸入數(shù)據(jù)模塊32和壓縮模塊34。 模塊32和34可用軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或固件的某種組合來實現(xiàn)；和/或用其 它方式來實現(xiàn)。應認識到，盡管在圖2中，模塊32和34被圖解表示成共同位于單個處理單 元內(nèi)，然而在處理器28包括多個處理單元的實現(xiàn)中，模塊32和/或34可以位于遠離另一 個模塊的位置。如上所述，在一些情況下，系統(tǒng)20可被配置成確定與關(guān)心的地震體積有關(guān)的信 息。為了確定這樣的信息，處理器28可管理外圍設備24的信息處理?？稍谕鈬O備24上 處理信息，以解放計算資源(例如系統(tǒng)信息存儲器26和/或處理器28)進行其它處理活 動，以提高效率(例如，在外圍設備24被配置成比處理器28更高效地進行某種處理的情況 下)，和/或由于其它原因。外圍設備24對與關(guān)心的地震體積有關(guān)的信息的確定可包括一 組完整輸出數(shù)據(jù)的確定。例如，一組完整輸出數(shù)據(jù)可包括在作為震源(例如，圖1中所示和 上面說明的震源14)所產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積中存在地震 波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一個或多個地震波場。還可預期其它多組完 整輸出數(shù)據(jù)。為了使外圍設備24能夠進行涉及與關(guān)心的地震體積有關(guān)的一組完整輸出數(shù)據(jù)的 確定的處理，輸入數(shù)據(jù)模塊32可識別外圍設備24為了確定所述一組輸出數(shù)據(jù)而需要的一 組輸入數(shù)據(jù)。例如，在一組輸出數(shù)據(jù)將包括在作為震源所產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果 而在關(guān)心的地震體積中存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一個或多個 地震波場的情況下，為確定該組輸出數(shù)據(jù)而需要的一組輸入數(shù)據(jù)將包括關(guān)心的地震體積的 一個或多個完整模型(例如，速度模型、密度模型、彈性模型，等等)、由在至少一個地震炮 所引起的地震波傳播通過關(guān)心的地震體積時分別生成時變數(shù)據(jù)的地震傳感器的陣列獲得 的讀數(shù)、和/或描述引入關(guān)心的地震體積內(nèi)的至少一個地震炮的信息(例如，波形，等等)。 輸入數(shù)據(jù)模塊32所識別的數(shù)據(jù)可包括先前保存在系統(tǒng)信息存儲器26上的數(shù)據(jù)。壓縮模塊34被配置成在把數(shù)據(jù)傳輸給外圍設備24之前，壓縮輸入數(shù)據(jù)。壓縮模 塊34對輸入數(shù)據(jù)的壓縮可在把壓縮輸入數(shù)據(jù)傳輸給外圍設備24之前進行，或者輸入數(shù)據(jù) 可由壓縮模塊34壓縮并保存在系統(tǒng)信息存儲器26中，之后被以壓縮形式從系統(tǒng)信息存儲 器26傳給外圍設備24。輸入數(shù)據(jù)的壓縮趨向于提高系統(tǒng)20的操作的各個方面。例如，從主系統(tǒng)22向外圍設備24傳輸壓縮的輸入數(shù)據(jù)可有效提高被傳輸信息的傳送速率(例如， 被增大壓縮系數(shù))。這可消除由處理器28和外圍設備24之間的有限信息傳送速率造成的 系統(tǒng)瓶頸，尤其是對相當大量的輸入數(shù)據(jù)的傳輸來說。作為另一個例子，以壓縮形式傳輸輸 入數(shù)據(jù)會增大可被保存到外圍設備24的數(shù)據(jù)的量。通過從主系統(tǒng)22向外圍設備24傳輸 壓縮的輸入數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)其它方面的提高。如上所述，根據(jù)從主系統(tǒng)22接收的輸入數(shù)據(jù)，外圍設備24生成一組輸出數(shù)據(jù)。在 一個實施例中，該組輸出數(shù)據(jù)包括在作為震源所產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心 的地震體積中存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一個或多個地震波 場。該組輸出數(shù)據(jù)從外圍設備24被傳給主系統(tǒng)22。在一個實施例中，主系統(tǒng)22從外圍設 備24收到的該組輸出數(shù)據(jù)是壓縮的(例如，與在傳輸之前，對輸入數(shù)據(jù)實現(xiàn)的壓縮相應)。 在這個實施例中，壓縮模塊34對該輸出數(shù)據(jù)解壓縮。例如，當從外圍設備24收到所述輸出 數(shù)據(jù)時，壓縮模塊34可對其解壓縮，和/或可首先保存所述輸出數(shù)據(jù)(例如，保存到系統(tǒng)信 息存儲器26)，隨后在從外圍設備24接收之后的某一時刻用壓縮模塊34解壓縮。在一個實施例中，由壓縮模塊34實現(xiàn)的壓縮和/或解壓縮輸入數(shù)據(jù)和/或輸出 數(shù)據(jù)的壓縮算法以約2 200的壓縮系數(shù)壓縮數(shù)據(jù)。在一個實施例中，由壓縮模塊34實 現(xiàn)的壓縮和/或解壓縮輸入數(shù)據(jù)和/或輸出數(shù)據(jù)的壓縮算法以約10 100的壓縮系數(shù)壓 縮數(shù)據(jù)。例如，壓縮算法可包括利用每個樣本短于32比特的定點數(shù)或浮點數(shù)的字格式來 表示輸入數(shù)據(jù)和/或輸出數(shù)據(jù)。作為另一個例子，壓縮算法可包括基于變換的壓縮，比如 在 1998 年 4 月 28 日頒發(fā)的美國專利 No. 5，745，392,"Method for ReducingData Storage and Transmission Requirements for Seismic Data" Φ π ^^^^ ^^
考整體包含在本公開中?？梢赃x擇壓縮系數(shù)，使得在外圍設備24上進行的計算變成“計算 限制”(例如，受到由主系統(tǒng)22和/或外圍設備24中存在的處理器所提供的計算速度的限 制)，而不是“ 1/0限制”(例如，受到必須在系統(tǒng)20的各個組件之間傳遞和/或保存在系統(tǒng) 20的各個組件中的數(shù)據(jù)集的輸入和/或輸出所需時間的限制，通過壓縮被減輕)。外圍總線30被配置成使主系統(tǒng)22和外圍設備24之間的信息來回傳輸成為可能。 在一個實施例中，外圍總線30包含外圍組件互連(“PCI”)總線，或者提供主系統(tǒng)22和外 圍設備24之間的連接的類似外圍總線(例如，PCIe, PCI-X，PCIe-2. 0，PCIe-3. 0，HTX，等 等)。在這個實施例中，外圍總線30可包括設置在與主系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的主板上和/或與所述 主板連接的插槽、和/或可以作為主系統(tǒng)22和與主系統(tǒng)22整體形成的外圍設備(例如，作 為安裝在主系統(tǒng)22的主板上的集成電路)之間的永久連接形成的外圍總線30。在一個實 施例中，外圍總線30包括實現(xiàn)用于連接外圍設備與主系統(tǒng)22的另一標準的某種其它端口 和/或連接。如上簡要所述，外圍設備24被配置成從主系統(tǒng)22接收輸入數(shù)據(jù)，按照一個或多個 預定算法來處理輸入數(shù)據(jù)以生成一組完整輸出數(shù)據(jù)，以及把輸出數(shù)據(jù)傳回主系統(tǒng)22。這里 使用的術(shù)語“外圍設備”可包括直接連接到主系統(tǒng)22以擴展主系統(tǒng)22的功能和/或能力 的任意設備。例如，在一個實施例中，外圍設備24包括經(jīng)由外圍總線30與主系統(tǒng)22連接 的擴展卡。在一個實施例中，外圍設備24包括外圍信息存儲器36和外圍處理器38。外圍信息存儲器36包括使得能夠在外圍設備24上存儲信息(例如，輸入數(shù)據(jù)、輸 出數(shù)據(jù)，等等)的電子可讀存儲介質(zhì)。在以外圍卡的形式形成外圍設備24的情況下，這種存儲介質(zhì)一般包括基于電荷的存儲介質(zhì)(例如，EEPROM, RAM，等等)、和/或固態(tài)存儲介質(zhì) (例如，閃速存儲器，等等)，然而，可預期其它電子可讀存儲介質(zhì)。盡管系統(tǒng)20可被這樣形 成，使得輸入數(shù)據(jù)和/或輸出數(shù)據(jù)可以壓縮形式被保存到外圍信息存儲器36上，然而，外圍 信息存儲器36 —般不包括用于壓縮/解壓縮信息的處理資源。相反，外圍信息存儲器一般 可被配置成僅僅按照收到的形式(例如，壓縮形式)來保存信息。在常規(guī)的外圍設備，尤其是外圍卡設備中，包含的外圍信息存儲器往往較小。例 如，小于約64兆字節(jié)。又例如，小于約128兆字節(jié)。再例如，小于約256兆字節(jié)。相反，外 圍信息存儲器36較大。例如，外圍信息存儲器36可大于或等于約1千兆字節(jié)。又例如，外 圍信息存儲器36可大于或等于約2千兆字節(jié)。再例如，外圍信息存儲器36可大于或等于 約4千兆字節(jié)。外圍信息存儲器36的容量的提高使得相當大量的信息能夠被保存在外圍 設備24上。如下進一步所述，在一個實施例中，外圍信息存儲器36的容量可以使得外圍設 備24能夠保存足夠的壓縮輸入數(shù)據(jù)，以使得外圍設備24能夠進行整個處理操作，而不因等 待來自主系統(tǒng)22的另外信息(例如，另外的輸入數(shù)據(jù))而限制處理操作的速度。由于通過外圍總線30從主系統(tǒng)22到外圍設備24的信息傳輸會成為在外圍設備 24上處理信息的瓶頸(例如，外圍設備24能夠以與能夠通過外圍總線30在外圍設備24和 主系統(tǒng)22之間傳遞信息的速率相比明顯更大的速率來處理信息)，因此在外圍信息存儲器 36上保存進行整個處理操作所需的足夠壓縮輸入數(shù)據(jù)，使得最初未保存在外圍信息存儲器 36上的其它壓縮輸入數(shù)據(jù)的傳遞不會限制進行處理操作的速度。這可提高外圍設備24能 夠進行處理操作的速度。在一些實現(xiàn)中，保存在外圍信息存儲器36中的壓縮數(shù)據(jù)可包括處 理操作所需的所有輸入數(shù)據(jù)。在一些實現(xiàn)中，保存在外圍信息存儲器36中的壓縮輸入數(shù)據(jù) 可包括處理操作所需的基本全部輸入數(shù)據(jù)，使得因傳遞處理操作所需的其它輸入數(shù)據(jù)而造 成的處理操作速度的降低將是微小的。這里使用的術(shù)語“整個處理操作”可以指穿過整個輸入數(shù)據(jù)集的處理，包括處理內(nèi) 的所有內(nèi)循環(huán)。例如，在一個實施例中，整個處理操作可包括確定在作為震源所產(chǎn)生的一個 或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積中存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震 體積內(nèi)的一個或多個地震波場。為了便于該處理而不需要在操作期間從主系統(tǒng)22實質(zhì)請 求數(shù)據(jù)，外圍信息存儲器36可被配置成保存關(guān)心的地震體積的至少一個完整模型、由在至 少一個地震炮期間分別生成時變數(shù)據(jù)的地震傳感器的陣列獲得的在所述關(guān)心的地震體積 內(nèi)的所述至少一個地震炮的一組完整讀數(shù)(例如，單炮、一個或多個共偏移立方體、一個或 多個共中心點道集、一個或多個共接收器道集等等)，和/或代表在震源的至少一個地震炮 期間引入關(guān)心的地震體積內(nèi)的地震波的小波中的一個或多個的全部(或者基本上全部)。在外圍信息存儲器36保存基本全部但并不是完全全部的一組完整輸入數(shù)據(jù)的情 況下，處理器28的輸入數(shù)據(jù)模塊32可被配置成確定一組完整輸入數(shù)據(jù)中有多少最初可不 被存儲在外圍信息存儲器36內(nèi)(從而在計算期間經(jīng)由外圍總線30被傳遞)，而不明顯影響 計算的速度。這種確定可以是動態(tài)的(例如，基于系統(tǒng)20內(nèi)的條件和/或要進行的具體計 算)、和/或靜態(tài)的(例如，一組完整輸入數(shù)據(jù)的預定百分率)。當所述確定是動態(tài)的時，輸 入數(shù)據(jù)模塊32可根據(jù)外圍總線30上的數(shù)據(jù)傳送速率、輸入數(shù)據(jù)的壓縮系數(shù)、一組完整輸入 數(shù)據(jù)的大小、外圍設備24的計算速度、將對所述一組輸入數(shù)據(jù)進行的計算的復雜性、和/或 其它因素中的一個或多個，來確定一組完整輸入數(shù)據(jù)中最初將不被存儲在外圍信息存儲器內(nèi)的部分。外圍處理器38被配置成提供外圍設備24中的信息處理能力。因而，外圍處理器 可包括數(shù)字處理器、模擬處理器、用來處理信息的數(shù)字電路、用來處理信息的模擬電路、狀 態(tài)機、和/或以電子方式處理信息的其它機構(gòu)中的一個或多個。盡管在圖2中，處理器38 被表示成單個實體，然而這只是出于舉例說明的目的。在一些實現(xiàn)中，處理器38可包括多 個處理單元。在一個實施例中，外圍處理器38包括現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)。FPGA是包含 被稱為“邏輯單元”(例如，觸發(fā)器)和/或“邏輯塊”(例如，乘法塊或存儲塊)的可編程 邏輯組件、和所述可編程邏輯組件之間的可編程互連的半導體器件。邏輯單元和/或邏輯 塊可被編程，以進行基本邏輯門，比如AND和XOR的功能，或者更復雜的計算功能，比如解碼 器或數(shù)學函數(shù)?？删幊袒ミB的網(wǎng)絡使邏輯單元和/或邏輯塊可由系統(tǒng)設計人員根據(jù)需要相 互連接，有點像單片可編程實驗電路板。在制造FPGA之后，邏輯單元和/或邏輯塊和互連 可由客戶或設計人員編程，以實現(xiàn)任何邏輯功能_從而是“現(xiàn)場可編程的”。相對于其它不太專用的處理器(例如，處理器28)的處理能力，在反復處理較大的 數(shù)據(jù)集時，F(xiàn)PGA可增強處理(例如，速度、功耗等)。事實上，在一些情況下，這種效率提高 提供了在外圍設備24上處理輸入數(shù)據(jù)的動力。例如，在實現(xiàn)外圍設備24以生成在作為震 源所產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積中存在地震波的時間內(nèi)的給定 時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一個或多個地震波場的情況下，除了減輕處理器28上的處理負 荷之外，F(xiàn)PGA還提高必需處理的速度。在一個實施例中，外圍處理器38可包括壓縮模塊40、處理模塊42、和/或其它模 塊中的一個或多個。模塊40和42可用軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或固件的某種組 合來實現(xiàn)；和/或用其它方式來實現(xiàn)。如上所述，在一個實施例中，輸入數(shù)據(jù)被傳給外圍設備24，并以壓縮形式保存在外 圍信息存儲器36上。壓縮模塊40被配置成對保存在外圍信息存儲器36上的輸入數(shù)據(jù)解 壓縮。除了能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮輸入數(shù)據(jù)在外圍信息存儲器36上的存儲(從而增大能夠保存在 外圍信息存儲器36上的輸入數(shù)據(jù)的量)之外，壓縮模塊40在外圍處理器38上對輸入數(shù)據(jù) 解壓縮的能力還提高了在外圍設備24中傳送信息的速率(通過壓縮系數(shù))。由于外圍信息 存儲器36和外圍處理器38之間的信息傳輸能夠成為外圍設備24上的信息處理的瓶頸，因 此，通過從外圍信息存儲器36向外圍處理器38傳送壓縮的輸入數(shù)據(jù)而實現(xiàn)的信息傳送速 率的提高可顯著提高外圍設備24上的處理效率(例如，節(jié)省時間，等等)。在一些實現(xiàn)中， 外圍信息存儲器36和外圍處理器38之間的壓縮信息的傳遞可把I/O限制(例如，受到通 過這些組件之間的瓶頸來傳遞必需信息所需的時間量的限制)的處理轉(zhuǎn)變成計算限制(例 如，受到外圍處理器38所提供的計算能力的限制)的處理。處理模塊42可處理由壓縮模塊40解壓縮的輸入數(shù)據(jù)以生成輸出數(shù)據(jù)。例如，在 生成的輸出數(shù)據(jù)包括在作為震源所產(chǎn)生的一個或多個地震炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積 中存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一個或多個地震波場的情況下， 處理模塊42可包括成像或地震處理算法。一旦處理模塊42生成了輸出數(shù)據(jù)，壓縮模塊40壓縮輸出數(shù)據(jù)?？砂凑张c壓縮輸 入數(shù)據(jù)的壓縮算法相同或類似的壓縮算法來壓縮輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)的壓縮可向系統(tǒng)20提供若干增強中的一個或多個。例如，在外圍處理器38上的輸出數(shù)據(jù)的壓縮可提高從外圍 處理器38向外圍信息存儲器36傳送輸出數(shù)據(jù)的速率、通過外圍總線20從外圍設備24向 主系統(tǒng)22傳送輸出數(shù)據(jù)的速率、和/或能夠保存在外圍信息存儲器36中的輸出數(shù)據(jù)的量。在外圍處理器38包括FPGA的實施例中，輸入數(shù)據(jù)由外圍處理器38接收，并按照 為預定計算建立的互連，流經(jīng)外圍處理器38的各個邏輯塊。更具體地說，壓縮的輸入數(shù)據(jù) 首先被提供給與壓縮模塊40相關(guān)聯(lián)的邏輯塊以便解壓縮，隨后被路由通過與處理模塊42 相關(guān)聯(lián)的邏輯塊以生成輸出數(shù)據(jù)，隨后將輸出數(shù)據(jù)路由通過與壓縮模塊40相關(guān)聯(lián)的邏輯 塊以壓縮輸出數(shù)據(jù)，以便傳輸給外圍信息存儲器36。壓縮的輸出數(shù)據(jù)從外圍信息存儲器36 被傳送給主系統(tǒng)22。圖3圖解說明了在經(jīng)由外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù) 的方法44。盡管下面關(guān)于上面說明和圖2中圖示的系統(tǒng)20的各個組件討論方法44的操 作，然而應認識到，這只是出于舉例說明的目的，可用備選組件和/或系統(tǒng)來實現(xiàn)方法44， 而不脫離本公開的范圍。此外，下面提供的方法44的操作是例證性的。在一些實施例中， 可在存在未說明的一個或多個另外的操作，和/或沒有所討論的一個或多個操作的情況下 實現(xiàn)方法44。另外，圖3中圖示和下面說明方法44的各個操作的順序并不是限制性的。在操作46，識別要處理的輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)包括將使得整個處理操作能夠被執(zhí) 行的一組完整輸入數(shù)據(jù)。在一些情況下，整個處理操作可包括確定與關(guān)心的地震體積有關(guān) 的信息。例如，與關(guān)心的地震體積有關(guān)的信息可包括在作為震源所產(chǎn)生的一個或多個地震 炮的結(jié)果而在關(guān)心的地震體積中存在地震波的時間內(nèi)的給定時刻，關(guān)心的地震體積內(nèi)的一 個或多個地震波場。在這樣的情況下，所述一組完整輸入數(shù)據(jù)可包括關(guān)心的地震體積的一 個或多個完整模型(例如，速度模型、密度模型、彈性模型，等等)、由在至少一個地震炮所 引起的地震波傳播通過關(guān)心的地震體積時分別生成時變數(shù)據(jù)的地震傳感器的陣列獲得的 讀數(shù)、和/或描述引入關(guān)心的地震體積內(nèi)的至少一個地震炮的信息(例如，波形，等等)中 的一個或多個。在一個實施例中，操作46由與輸入數(shù)據(jù)模塊32(示于圖2中，并在上面說 明)相同或相似的主計算系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)模塊執(zhí)行。在操作48，壓縮在操作46識別的輸入數(shù)據(jù)。在一個實施例中，操作48由與壓縮模 塊34(示于圖2中，并在上面說明)相同或相似的主計算系統(tǒng)的壓縮模塊執(zhí)行。在操作50，通過外圍總線把壓縮的輸入數(shù)據(jù)從主計算系統(tǒng)傳給外圍設備。因而，操 作50包括主計算系統(tǒng)對壓縮輸入數(shù)據(jù)的傳輸，和外圍設備對壓縮輸入數(shù)據(jù)的接收。在操作52，壓縮的輸入數(shù)據(jù)被保存在外圍設備上。在一個實施例中，在操作52被 同時保存在外圍設備上的一組輸入數(shù)據(jù)包括一組完整輸入數(shù)據(jù)，所述一組完整輸入數(shù)據(jù)使 得能夠在減少或消除在外圍設備處接收另外的輸入數(shù)據(jù)以完成完整處理操作的要求的情 況下，對輸入數(shù)據(jù)進行完整的處理操作。例如，在一些情況下，所述一組完整輸入數(shù)據(jù)包括 關(guān)心的地震體積的一個或多個完整模型(例如，速度模型、密度模型、彈性模型，等等)、由 在至少一個地震炮所引起的地震波傳播通過關(guān)心的地震體積時分別生成時變數(shù)據(jù)的地震 傳感器的陣列獲得的讀數(shù)、和/或描述引入關(guān)心的地震體積內(nèi)的至少一個地震炮的信息 (例如，系數(shù)，等等)中的一個或多個。在一個實施例中，操作52包括把所述一組完整輸入 數(shù)據(jù)存儲在形成在外圍設備上的外圍信息存儲器中，所述外圍信息存儲器與外圍信息存儲 器6(示于圖2中，并在上面說明)相同或相似。
在操作54，在外圍設備內(nèi)，把壓縮的輸入數(shù)據(jù)從外圍存儲器傳給在外圍設備上形 成的外圍處理器。因而，操作54包括從外圍信息存儲器傳輸壓縮的輸入數(shù)據(jù)，和外圍處理 器對壓縮的輸入數(shù)據(jù)的接收。在一個實施例中，外圍處理器與外圍處理器38 (示于圖2中， 并在上面說明)相同或相似。在操作56，外圍處理器解壓縮接收的輸入數(shù)據(jù)。在一個實施例中，操作56由與壓 縮模塊40 (示于圖2中，并在上面說明)相同或相似的壓縮模塊進行。在操作58，按照一個或多個預定算法來處理解壓縮的輸入數(shù)據(jù)以生成輸出數(shù)據(jù)。 在一個實施例中，操作58由與處理模塊42(示于圖2中，并在上面說明)相同或相似的處 理模塊進行。應認識到，在一些情況下，操作58可被實現(xiàn)成上述操作56和58的混合操作， 其中可在不解壓縮(或完全解壓縮)的情況下，處理壓縮(或部分壓縮)的輸入數(shù)據(jù)。在操作60，外圍處理器壓縮在操作58生成的輸出數(shù)據(jù)。在一個實施例中，操作60 由進行操作56的壓縮模塊進行。在操作62，把壓縮的輸出數(shù)據(jù)從外圍處理器傳給外圍信息存儲器。因而，操作62 包括從外圍處理器傳送壓縮的輸出數(shù)據(jù)，和外圍信息存儲器對壓縮的輸出數(shù)據(jù)的接收。在操作64，壓縮的輸出數(shù)據(jù)被保存在外圍設備上。在一個實施例中，壓縮的輸出數(shù) 據(jù)被保存在外圍信息存儲器上。在操作66，經(jīng)由外圍總線把壓縮的輸出數(shù)據(jù)從外圍設備傳給主計算系統(tǒng)。因而，操 作66包括從外圍設備傳送壓縮的輸出數(shù)據(jù)，和主計算系統(tǒng)對壓縮的輸出數(shù)據(jù)的接收。在操作68，在主計算系統(tǒng)上對壓縮的輸出數(shù)據(jù)解壓縮。在一個實施例中，操作68 由進行操作48的壓縮模塊進行。應認識到，這里僅僅出于舉例說明的目的，提供了系統(tǒng)20和方法44在確定與關(guān)心 的地震體積有關(guān)的信息方面的描述。本公開在其范圍內(nèi)包括其中按照這里說明的方式，在 主計算系統(tǒng)和外圍設備內(nèi)，以及在主計算系統(tǒng)和外圍設備之間管理和傳輸壓縮信息提高外 圍設備上由主計算系統(tǒng)管理的處理的效率的實施例。處理效率方面的這種提高可以是提高 在主計算系統(tǒng)和外圍設備之間傳送的數(shù)據(jù)的有效速率、增大外圍設備上用于輸入數(shù)據(jù)的有 效存儲空間(從而降低和/或消除在數(shù)據(jù)處理期間，外圍設備按照進行中的方式來接收輸 入數(shù)據(jù)的需要)、和/或提高在存儲和處理之間在外圍設備內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)的有效速率中的 一個或多個的結(jié)果。盡管基于目前認為最實際并且優(yōu)選的實施例詳細舉例說明了本發(fā)明，然而細節(jié)只 是用于舉例說明，本發(fā)明并不局限于公開的實施例，相反，本發(fā)明意圖覆蓋在附加權(quán)利要求 的精神和范圍內(nèi)的修改和等同方案。例如，在可能的程度上，本發(fā)明預期任意實施例的一個 或多個特征能夠與任何其它實施例的一個或多個特征結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種在經(jīng)由外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù)的方法，所述方 法包括在外圍設備處通過外圍總線從主計算系統(tǒng)接收全部或基本上全部的一組完整輸入數(shù) 據(jù)，其中，外圍設備通過外圍總線以壓縮格式接收所述輸入數(shù)據(jù)，其中，所述一組完整輸入 數(shù)據(jù)包含(i)關(guān)心的地震體積的一個或多個完整模型，和/或(ii)由在至少一個地震炮期 間分別生成時變數(shù)據(jù)的地震傳感器的陣列獲得的關(guān)心的地震體積內(nèi)的所述至少一個地震 炮的一組完整讀數(shù)；把全部或基本上全部的所述一組完整輸入數(shù)據(jù)保存到包含在外圍設備內(nèi)的外圍信息 存儲器上；以壓縮格式把包含在保存的一組輸入數(shù)據(jù)中的輸入數(shù)據(jù)從外圍信息存儲器傳給包括 在外圍設備內(nèi)的外圍處理器；以及實現(xiàn)所述外圍處理器，以處理從外圍信息存儲器接收的輸入數(shù)據(jù)，從而確定與關(guān)心的 地震體積內(nèi)的地震波的存在有關(guān)的一組完整輸出數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)保存的一組輸入數(shù)據(jù)來確定所述一組完整 輸出數(shù)據(jù)，而不訪問其它輸入數(shù)據(jù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一組完整輸出數(shù)據(jù)包括關(guān)心的地震體積內(nèi) 的一個或多個地震波場，其中，關(guān)心的地震體積內(nèi)的每個地震波場代表在特定時刻存在于 關(guān)心的地震體積內(nèi)的地震波。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，關(guān)心的地震體積的一個或多個完整模型包括關(guān) 心的地震體積的速度模型和/或關(guān)心的地震體積的密度模型。
5.一種在經(jīng)由外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù)的方法，所述方 法包括在外圍設備處通過外圍總線從主計算系統(tǒng)接收輸入數(shù)據(jù)，其中，外圍設備通過外圍總 線以壓縮格式接收所述輸入數(shù)據(jù)；以壓縮格式把輸入數(shù)據(jù)保存在包括在外圍設備內(nèi)的外圍信息存儲器上；以壓縮格式把輸入數(shù)據(jù)從外圍信息存儲器傳給包括在外圍設備內(nèi)的外圍處理器；實現(xiàn)外圍處理器，以解壓縮輸入數(shù)據(jù)；以及實現(xiàn)外圍處理器，以按照預定計算算法來處理解壓縮的輸入數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，還包括實現(xiàn)外圍處理器，以壓縮輸出數(shù)據(jù)。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中，外圍處理器包括現(xiàn)場可編程門陣列。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中，外圍總線包括PCI總線、PCIe總線、PCI-X總線、 PCIe-2. O總線、PCIe-3. O總線或者HTX總線中的一個或多個。
9.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中，實現(xiàn)外圍處理器以解壓縮輸入數(shù)據(jù)包括部分解 壓縮輸入數(shù)據(jù)，其中，實現(xiàn)外圍處理器以處理解壓縮的輸入數(shù)據(jù)包括按照預定計算算法來 處理部分解壓縮的輸入數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。
10.一種被配置成按照預定計算算法來處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含管理系統(tǒng)內(nèi)的處理的一個或多個系統(tǒng)處理器；與所述一個或多個系統(tǒng)處理器通信的系統(tǒng)信息存儲器，其中，利用系統(tǒng)信息存儲器的 信息的電子存儲由所述一個或多個系統(tǒng)處理器管理；外圍總線，所述外圍總線被配置成提供外圍設備與所述一個或多個系統(tǒng)處理器和/或 系統(tǒng)信息存儲器之間的通信接口 ；以及外圍設備，所述外圍設備經(jīng)由所述外圍總線與所述一個或多個系統(tǒng)處理器和/或系統(tǒng) 信息存儲器通信，其中，所述外圍設備包括外圍信息存儲器，所述外圍信息存儲器經(jīng)由所述外圍總線從所述一個或多個系統(tǒng)處理 器和/或系統(tǒng)信息存儲器接收信息，接收的信息包括已被壓縮成壓縮格式的輸入數(shù)據(jù)，其 中，外圍信息存儲器以壓縮格式保存所述輸入數(shù)據(jù)；和外圍處理器，所述外圍處理器從外圍信息存儲器接收壓縮的輸入數(shù)據(jù)，所述外圍處理 器被配置成對壓縮的輸入數(shù)據(jù)解壓縮，按照預定計算算法來處理輸入數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出數(shù) 據(jù)，以及壓縮所述輸出數(shù)據(jù)。
11.按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述外圍設備還被配置成通過所述外圍總線 輸出由所述外圍處理器生成的壓縮的輸出數(shù)據(jù)。
12.按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述外圍處理器包括現(xiàn)場可編程門陣列。
13.按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述外圍總線包括PCI總線、PCIe總線、PCI-X 總線、PCIe-2. 0總線、PCIe-3. 0總線或者HTX總線中的一個或多個。
14.一種被配置成與計算機系統(tǒng)一起實現(xiàn)的外圍設備，所述外圍設備包括通信接口，所述通信接口被配置成構(gòu)成用于所述計算機系統(tǒng)和外圍設備之間的通信的 外圍總線；外圍信息存儲器，所述外圍信息存儲器經(jīng)由所述通信接口從計算機系統(tǒng)接收信息，接 收的信息包含輸入數(shù)據(jù)，其中，所述外圍信息存儲器以壓縮格式保存輸入數(shù)據(jù)；以及外圍處理器，所述外圍處理器從外圍信息存儲器接收壓縮的輸入數(shù)據(jù)，所述外圍處理 器被配置成對壓縮的輸入數(shù)據(jù)解壓縮，按照預定計算算法來處理輸入數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出數(shù) 據(jù)，以及壓縮所述輸出數(shù)據(jù)。
15.按照權(quán)利要求14所述的外圍設備，其中，壓縮的輸出數(shù)據(jù)以壓縮形式通過所述外 圍總線從所述外圍設備傳出。
全文摘要
一種在經(jīng)由外圍總線與主計算系統(tǒng)操作耦接的外圍設備上處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。通過消除由主計算系統(tǒng)和外圍設備之間的較慢數(shù)據(jù)傳送造成的瓶頸，傳送給外圍設備的輸入數(shù)據(jù)的壓縮和/或設置在外圍設備上的存儲器的容量可提高外圍設備上的數(shù)據(jù)處理效率。
文檔編號G06F13/14GK102105869SQ200980129067
公開日2011年6月22日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者O·佩爾, R·A·厄蓋斯, T·尼姆西 申請人:雪佛龍美國公司