PU參數(shù)包括GPU核心參數(shù)目、GPU核心處理器性能參數(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、I/O系統(tǒng)性能參數(shù)；
所述并行算法庫(kù)還包括記錄算法的各種信息的算法字典，算法庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)算法庫(kù)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多核異構(gòu)并行算法庫(kù)的更新、檢索和修改；
所述解釋系統(tǒng)包括解釋器，所述解釋器包括用于解釋并行算法語(yǔ)言的語(yǔ)言分析模塊、用于選取適應(yīng)當(dāng)前硬件架構(gòu)的并行算法的算法匹配模塊；
在并行程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員針對(duì)不同的軟硬件接口，設(shè)計(jì)相應(yīng)的并行程序包括集群并行程序、多核CPU并行程序、多核GPU并行程序；
所述集群并行程序包括MPI程序、MAP/REDUCE程序；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的MPI編譯器、MAP/REDUCE編譯器；多核CPU并行程序包括OpenACC程序、OpenMP程序；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的OpenACC編譯器和OpenMP編譯器；多核GPU并行程序包括CUDA程序、OpenCL程序；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的CUDA編譯器、OpenCL編譯器。
[0021]所述軟硬件架構(gòu)包括集群、多核CPU、多核GPU，所述集群、多核CPU、多核GPU可通過(guò)接口進(jìn)行擴(kuò)展。本發(fā)明適合地震處理多核異構(gòu)并行計(jì)算的通用模型的自適應(yīng)匹配方法實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。該方法實(shí)現(xiàn)的具體功能如圖2所示，可支持多語(yǔ)言、多編譯器、多種并行框架和多種并行模式的自適應(yīng)匹配功能。
[0022]實(shí)施例2。
[0023]炮域波動(dòng)方程疊前深度偏移在油氣勘探開(kāi)發(fā)中的地震數(shù)據(jù)處理過(guò)程中具有重大的應(yīng)用價(jià)值，尤其對(duì)于復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)的油氣勘探開(kāi)發(fā)的構(gòu)造成像以及其后續(xù)的巖性處理、屬性處理和地質(zhì)解釋都具有十分重要的實(shí)際意義。下面以波動(dòng)方程疊前深度偏移為例介紹該本發(fā)明適合地震處理多核異構(gòu)并行計(jì)算的通用模型的使用效果。假設(shè)當(dāng)前計(jì)算系統(tǒng)中，含有集群、CPU多核、GPU多核計(jì)算資源。集群上配置MPI運(yùn)算環(huán)境，CPU多核配置OpenMP運(yùn)算環(huán)境，GPU多核配置CUDA運(yùn)行環(huán)境。分析波動(dòng)方程疊前深度偏移成像串行處理流程，利用地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配方法，將問(wèn)題的并行計(jì)算流程劃分(如圖3所示)如下:
(I)數(shù)據(jù)預(yù)處理階段
數(shù)據(jù)預(yù)處理工作的特點(diǎn)是面向大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一操作，并且結(jié)果需要作為原始數(shù)據(jù)輸入到集群上，因此采用集群并行運(yùn)算。由于校正運(yùn)算中存在許多大規(guī)模數(shù)據(jù)的一致性操作，因此在集群結(jié)點(diǎn)上以GPU多核運(yùn)算進(jìn)行輔助運(yùn)算。
[0024](2)偏移成像階段
網(wǎng)格劃分:包括剖面網(wǎng)格化，速度模型網(wǎng)格化。網(wǎng)格化是偏移成像計(jì)算的預(yù)處理操作，數(shù)據(jù)量大，適合集群運(yùn)算。
[0025]偏移成像:將炮道集數(shù)據(jù)劃分到集群上，在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以CPU多核為主要邏輯控制單元，GPU多核輔助CPU多核運(yùn)算。GPU主要負(fù)責(zé)處理邏輯運(yùn)算量較少的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，比如傅里葉變換、積分運(yùn)算等。共炮道集的單炮道集數(shù)據(jù)外推運(yùn)算任務(wù)劃分為:
①CPU控制GPU計(jì)算震源波場(chǎng)的正向外推和炮道集波場(chǎng)的反向外推；
②外推結(jié)束后，節(jié)點(diǎn)中多核CPU將記錄波場(chǎng)和震源波場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)；
③集群中指定一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，將單節(jié)點(diǎn)偏移成像結(jié)果與先前計(jì)算得出的炮道集得到的偏移成像波場(chǎng)疊加，最后得到最終結(jié)果。
[0026]本發(fā)明所使用方法經(jīng)在勝利油田多塊區(qū)實(shí)驗(yàn)，相比傳統(tǒng)方法，并行效率提高20倍以上(如圖4)，開(kāi)發(fā)進(jìn)度提高了 I倍以上，而且計(jì)算精度高，為該算法在實(shí)際生產(chǎn)中的大面積推廣應(yīng)用作出了重要貢獻(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述計(jì)算模型的構(gòu)建方法包括以下步驟: (1)通過(guò)分析多核異構(gòu)并行計(jì)算目標(biāo)問(wèn)題，劃分多核異構(gòu)并行任務(wù)； (2)根據(jù)多核異構(gòu)機(jī)器參數(shù)，建立多核異構(gòu)通用參數(shù)庫(kù)； (3)根據(jù)并行任務(wù)和通用參數(shù)庫(kù)，建立多核異構(gòu)并行算法庫(kù)； (4)設(shè)計(jì)解釋系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同多核異構(gòu)軟硬件參數(shù)，自適應(yīng)選擇多核異構(gòu)并行算法庫(kù)中相應(yīng)的并行算法； (5)開(kāi)發(fā)人員針對(duì)不同的多核異構(gòu)軟硬件接口，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的并行算法編程； (6)并行程序通過(guò)相應(yīng)的編譯器編譯成機(jī)器語(yǔ)言，運(yùn)行于相應(yīng)的多核異構(gòu)軟硬件架構(gòu)之上。
2.如權(quán)利要求1所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述通用模型還包括一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配功能的框架，所述框架為開(kāi)發(fā)者提供有用于選擇的并行語(yǔ)言、并行框架、并行模式的模板。
3.如權(quán)利要求1到2任意一權(quán)利要求所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述多核異構(gòu)并行任務(wù)由若干個(gè)集群任務(wù)、CPU任務(wù)、GPU任務(wù)組成。
4.如權(quán)利要求1到2任意一權(quán)利要求所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述多核異構(gòu)通用參數(shù)庫(kù)包括集群參數(shù)、CPU參數(shù)、GPU參數(shù)；所述集群參數(shù)包括集群規(guī)模和架構(gòu)、節(jié)點(diǎn)性能參數(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、I/O系統(tǒng)性能參數(shù)；所述CPU參數(shù)包括CPU核心數(shù)目、CPU核心處理器性能參數(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、I/O系統(tǒng)性能參數(shù)；所述GPU參數(shù)包括GPU核心參數(shù)目、GPU核心處理器性能參數(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、I/O系統(tǒng)性能參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1到2任意一權(quán)利要求所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述多核異構(gòu)并行算法庫(kù)還包括記錄算法的各種信息的算法字典，算法庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)算法庫(kù)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多核異構(gòu)并行算法庫(kù)的更新、檢索和修改。
6.如權(quán)利要求1到2任意一權(quán)利要求所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述解釋系統(tǒng)包括解釋器，所述解釋器包括用于解釋并行算法語(yǔ)言的語(yǔ)言分析模塊、用于選取適應(yīng)當(dāng)前硬件架構(gòu)的并行算法的算法匹配模塊。
7.如權(quán)利要求1到2任意一權(quán)利要求所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:在并行程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員針對(duì)不同的多核異構(gòu)軟硬件接口，設(shè)計(jì)相應(yīng)的并行程序包括集群并行程序、多核CPU并行程序、多核GPU并行程序。
8.如權(quán)利要求7所述的地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型，其特征在于:所述集群并行程序包括MPI程序、MAP/REDUCE程序的一種或數(shù)種；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的MPI編譯器、MAP/REDUCE編譯器；多核CPU并行程序包括OpenACC程序、OpenMP程序中的一種或數(shù)種；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的OpenACC編譯器和OpenMP編譯器；多核GPU并行程序包括CUDA程序、OpenCL程序中的一種或數(shù)種；編譯系統(tǒng)采用相對(duì)應(yīng)的CUDA編譯器、OpenCL編譯器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種地震處理多核異構(gòu)并行模式自適應(yīng)匹配通用計(jì)算模型。該模型通過(guò)分析多核異構(gòu)并行計(jì)算目標(biāo)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的多核異構(gòu)并行算法；并行算法再通過(guò)解釋系統(tǒng)解釋成為基于不同軟硬件架構(gòu)的并行函數(shù)，并且參照當(dāng)前系統(tǒng)軟硬件通用參數(shù)庫(kù)，提高系統(tǒng)處理效率；開(kāi)發(fā)人員針對(duì)不同的多核異構(gòu)軟硬件接口，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的并行程序編程；并行程序通過(guò)相應(yīng)的編譯器編譯成機(jī)器語(yǔ)言，運(yùn)行于相應(yīng)的多核異構(gòu)軟硬件架構(gòu)之上。本發(fā)明提供的計(jì)算模型，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)難度，并且通過(guò)多核異構(gòu)通用參數(shù)庫(kù)和算法庫(kù)的擴(kuò)展與更新，提高計(jì)算模型的移植性和擴(kuò)展性。
【IPC分類(lèi)】G06F9-44, G06F9-46
【公開(kāi)號(hào)】CN104572256
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310518611
【發(fā)明人】孟祥賓, 王延光, 單聯(lián)瑜, 隋志強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日