專利名稱：用于生成地下構(gòu)造的圖像的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于生成代表地下構(gòu)造的圖像的系統(tǒng)和方法，更具體而言，涉及用于執(zhí)行地震波場數(shù)據(jù)的逆時遷移以便確定感興趣地下區(qū)域的地下特性的改進系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的遷移和反演方法涉及關(guān)聯(lián)正向和反向傳播的波場以獲得代表地下特性的圖像。此類方法的例子包括逆時遷移、差分外表速度分析和波形反演。這些方法需要以相反的次序訪問正向傳播的波場，在每個時間步長與伴隨的反向傳播的波場步調(diào)一致。關(guān)于逆時遷移，例如，正向和反向傳播的波場在每個時間步長同時可用的要求對大數(shù)據(jù)集提出了顯著的計算挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)部分是由于以相反次序訪問正向傳播的波場，同時以相反次序訪問反向傳播的波場以與正向傳播的波場關(guān)聯(lián)的需要。解決計算挑戰(zhàn)策略的常規(guī)解決方案包括重復波場的正向傳播到第η個時間步長，通過最佳波場存儲策略和內(nèi)插最小化重新計算率，反向傳播已經(jīng)正向傳播的源波場。見例如Eric Dussaud等人在2008年美國拉斯維加斯(Las Vegas)舉辦的美國勘探地球物理學(SEG)的年度會議上所發(fā)表的“Computational strategies for reverse-time migration，，及 Symes、William ff.在2007 年 Geophysics 第 5 期第 72 卷 SM213-SM221 上發(fā)表的“Reverse Time Migration withOptimal Checkpointing，，。通過存儲并隨后檢索正向波場，當前工作中實現(xiàn)的RTM算法解決了這種要求。數(shù)據(jù)量而且尤其是產(chǎn)生這種數(shù)據(jù)的速率(及存儲/檢索的需求)使用必要的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。適當?shù)臄?shù)據(jù)壓縮方案強加了附加的計算負擔，因此降低了整個應用的性能。通過把RTM應用的核心計算工作負荷移到協(xié)處理器，使CPU資源可用于壓縮/解壓縮，應用成像條件和磁盤1/0，使這種方案計算有效并且整體上可靠。對于這些限制，尤其是加速器平臺上的限制，常規(guī)方法常常折衷波場的計算和/或重新計算以及記錄的波場數(shù)據(jù)在存儲器層次結(jié)構(gòu)中的存儲，包括RAM、本地硬驅(qū)和網(wǎng)絡連接的存儲器。這種折衷既是硬件也是算法考慮的功能。在計算速度優(yōu)秀的平臺上，即，在例如GPU和FPGA的加速器上，代替(慢速)存儲引入重新計算從整體上看是一種有利的方法。然而，任何附加的計算都會對應用的整體性能有不利的影響。因此，最佳實現(xiàn)將消除波場存儲&檢索的性能限制，而不增加計算負荷。伴隨狀態(tài)問題(例如逆時遷移)對大數(shù)據(jù)集造成嚴重的計算問題，并且在計算和存儲之間的典型折衷當中表現(xiàn)出來。實現(xiàn)特定折衷的算法將會讓它們的計算性能受到該特定折衷的限制。例如，在許多算法中，儲存器可能是一個限制因素，而且對于給定應用，硬件儲存器訪問速率可能變成事實上的計算速率。其它算法可被設計成以這樣一種方式來平衡計算和存儲的折衷，其中系統(tǒng)的計算和存儲能力被最佳地加壓。為了最好的性能，算法應當適應性地被設計成最佳地使用給定新硬件，例如圖形處理單元(GPU)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的計算和存儲器結(jié)構(gòu)。如此，存在更有效地處理地震波場數(shù)據(jù)以便以更加及時和成本有效的方式來生成感興趣地下區(qū)域的圖像的需求。特別地，執(zhí)行所需計算操作的速率還需要被進一步提高。同時，該方法的輔助組件(數(shù)據(jù)存儲/檢索、所涉及的組件之間的數(shù)據(jù)傳輸)需要相應地優(yōu)化和改進，以避免造成可能限制應用的整體效率的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于生成地下構(gòu)造的圖像的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法在最小化計算內(nèi)存和波場數(shù)據(jù)存儲器要求的同時提高了計算速度。此外，通過利用協(xié)處理器資源，所提議的方法允許實現(xiàn)提高結(jié)果地下圖像的質(zhì)量的附加地球物理特征，而不增加執(zhí)行計算所需的時間幀。與常規(guī)的非加速方法相比，該方法提供了性價比的顯著改進。根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性方面，一種用于生成關(guān)于感興趣地下區(qū)域的圖像的系統(tǒng)包括具有地震數(shù)據(jù)和關(guān)于感興趣地下區(qū)域的地球模型的數(shù)據(jù)存儲設備、與該數(shù)據(jù)存儲設備通信的中央處理單元(CPU)以及與該CPU通信的至少一個外部協(xié)處理器，其中CPU具有至少一個處理核心和關(guān)聯(lián)的CPU內(nèi)存，外部協(xié)處理器具有直接耦合到相應本地內(nèi)存的至少一個外部協(xié)處理器處理核心。外部協(xié)處理器處理核心包括計算機可編程代碼，用于利用地球模型以第一時間間隔正向傳播源波場；以第二時間間隔把正向傳播的源波場傳輸?shù)紺PU以便壓縮和外部存儲；以第一時間間隔反向傳播地震數(shù)據(jù)以導出反向傳播的接收器波場；以及以第二時間間隔把反向傳播的接收器波場傳輸?shù)紺PU。CPU處理核心被進一步編程成檢索和解壓正向傳播的源波場數(shù)據(jù)，以及對解壓后的正向傳播源波場和反向傳播接收器波場應用成像條件，例如以逐點卷積的形式，以構(gòu)建代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個非限制性方面，一種用于生成關(guān)于感興趣地下區(qū)域的圖像的計算機實現(xiàn)方法包括利用協(xié)處理器上的有限差分模擬來執(zhí)行地震波場的傳播、執(zhí)行主計算機系統(tǒng)和協(xié)處理器之間的異步通信方案的代碼以及實現(xiàn)逆時遷移算法的雙通輸入/輸出界限實現(xiàn)的并行程序結(jié)構(gòu)。在一種實施方式中，該方法包括:經(jīng)由中央處理單元(CPU)訪問關(guān)于感興趣地下區(qū)域的地震數(shù)據(jù)和地球模型；經(jīng)由耦合到該CPU的至少一個外部協(xié)處理器利用所述地球模型以第一時間間隔正向傳播源波場；以第二時間間隔把正向傳播的源波場傳輸?shù)紺PU以便壓縮和外部存儲；經(jīng)由外部協(xié)處理器以第一時間間隔反向傳播地震數(shù)據(jù)以導出反向傳播的接收器波場；以及以第二時間間隔把反向傳播的接收器波場傳輸?shù)紺PU。該方法還包括:經(jīng)由CPU檢索存儲的正向傳播源波場；經(jīng)由CPU解壓檢索的正向傳播源波場；以及對解壓后的正向傳播源波場和反向傳播接收器波場應用成像條件，以構(gòu)建代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的另一方面，一種用于傳播地震波場的方法包括:經(jīng)由中央處理單元(CPU)啟動耦合到該CPU的至少一個外部協(xié)處理器中的多個計算塊，用于協(xié)調(diào)外部協(xié)處理器中的關(guān)于波場的計算功能；經(jīng)由中央處理單元(CPU)啟動外部協(xié)處理器中的多個數(shù)據(jù)傳輸塊，以協(xié)調(diào)CPU和外部協(xié)處理器之間的關(guān)于波場的數(shù)據(jù)傳輸功能；經(jīng)由CPU子線程控制經(jīng)由中央處理單元(CPU)的波場傳播；以及經(jīng)由對應的流異步地并發(fā)執(zhí)行計算和數(shù)據(jù)傳輸功能，而不干擾CPU子線程。所述方法可進一步包括在要由外部協(xié)處理器執(zhí)行的單個計算內(nèi)核中組合至少兩個數(shù)值運算符的步驟，而且可以包括執(zhí)行波傳播的有限差分模擬。當參考附圖考慮以下描述和所附權(quán)利要求時，本發(fā)明的這些及其它目標、特征與特性及操作方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能及部件的組合與制造的經(jīng)濟性都將變得更加顯而易見，所有附圖都構(gòu)成本說明書的一部分，其中相同的標號在各個圖中都指示對應的部分。但是，應當明確地理解，附圖僅僅是為了說明和描述而不是要作為本發(fā)明限制的定義。如在本說明書和權(quán)利要求中所使用的，除非清楚地另外指明，否則單數(shù)形式“一個”和“這個”也包括復數(shù)形式。


參考以下描述、所附權(quán)利要求及附圖，本發(fā)明的這些與其它目標、特征與特性將變得更加好理解，附圖中:圖1說明了用于實現(xiàn)本發(fā)明實施方式的系統(tǒng)的一個例子；圖2說明了本發(fā)明的一種實施方式，包括生成關(guān)于地下區(qū)域的圖像的計算機實現(xiàn)的方法；圖3說明了計算機實現(xiàn)的方法的示例性并行編程模型；圖4說明了本發(fā)明的計算機實現(xiàn)的方法的一個特定部分。所示出的是由每個協(xié)處理器執(zhí)行的計算機實現(xiàn)的方法的部分的流程圖；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法與常規(guī)方法相比吞吐量的相對增加。
具體實施例方式本發(fā)明可以在由計算機執(zhí)行的系統(tǒng)與計算機方法的通用背景下描述和實現(xiàn)。這種計算機可執(zhí)行的指令可以包括可以用于執(zhí)行特定任務并處理抽象數(shù)據(jù)類型的程序、例程、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及計算機軟件技術(shù)。為了在各種計算平臺和環(huán)境中應用，本發(fā)明的軟件實現(xiàn)可以用不同語言編碼。應當認識到，本發(fā)明的范圍和基本原理不限于任何特定的計算機軟件技術(shù)。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明可以利用硬件與軟件配置中的任何一種或者其組合來實踐，包括但不限于，具有單個和/或多個處理器的計算機處理器系統(tǒng)的系統(tǒng)、手持式設備、可編程消費者電子產(chǎn)品、微型計算機、大型計算機等。本發(fā)明還可以在分布式計算環(huán)境中實踐，其中任務是由通過一個或多個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡鏈接的服務器或其它處理設備執(zhí)行的。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以既位于本地計算機存儲介質(zhì)中又位于遠端計算機存儲介質(zhì)中，其中本地和遠端計算機存儲介質(zhì)都包括內(nèi)存存儲設備。而且，供計算機處理器使用的制造物品，例如⑶、預記錄盤或者其它等效設備，可以包括計算機程序存儲介質(zhì)和記錄在其上的程序方法，所述程序方法用于指示計算機處理器方便本發(fā)明的實現(xiàn)與實踐。這種設備與制造物品也在本發(fā)明的主旨與范圍之內(nèi)。現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明可以多種方式實現(xiàn)，包括例如作為系統(tǒng)(包括計算機處理系統(tǒng))、方法(包括計算機實現(xiàn)的方法)、裝置、計算機可讀介質(zhì)、計算機程序產(chǎn)品、圖形用戶接口、門戶網(wǎng)站或者有形地固定在計算機可讀存儲器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下討論本發(fā)明的幾種實施方式。附圖僅僅說明了本發(fā)明的典型實施方式而且因此不應當看作是對其范圍和廣度的限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生成地下構(gòu)造的圖像的示例性系統(tǒng)I。該圖示出了主要的“主機”計算機系統(tǒng)10和一個或多個中央處理單元(CPU) 11 (示出了兩個單元)、主內(nèi)存(例如，RAM) 12以及磁盤存儲設備13。經(jīng)由適當接口 14附連到主計算機系統(tǒng)10的是一個或多個協(xié)處理器設備20 (示出了兩個)，每個協(xié)處理器設備20都具有自己的處理單元21和內(nèi)存22。若干個這些系統(tǒng)I可經(jīng)由計算機網(wǎng)絡接口連接和集群。圖2通過流程圖的方式說明了本發(fā)明的計算機實現(xiàn)的方法1000。該流程圖描述了利用本發(fā)明的方法創(chuàng)建地下圖像時所涉及的步驟，該方法可由例如圖1所示的系統(tǒng)來執(zhí)行。工作流1000以初始化步驟100開始，在該初始化步驟100中，從存儲器檢索所需數(shù)據(jù)并且初始化計算和內(nèi)存資源。工作流1000包括兩個功能塊，源信號的正向傳播200和接收器數(shù)據(jù)的反向傳播300。這些功能塊中的每一個都被實現(xiàn)為經(jīng)多個時間步長的循環(huán)，其中時間步長是作為應用的一個參數(shù)指定的。當正向部分傳播源信號時，后者需要被插入到源波場中201。然后，源波場在時間上被正向傳播一個時間步長202，其中這個步驟是由協(xié)處理器執(zhí)行的。對于時間循環(huán)的每第k步(k是用戶指定的數(shù)字，一般在5和10之間)，當前波場被從協(xié)處理器傳輸?shù)紺PU的內(nèi)存中203，在那里它被CPU壓縮并隨后被寫到磁盤204。應當指出，步驟203和204是與源信號的傳播202并發(fā)執(zhí)行的-多達k個后續(xù)傳播步驟可在數(shù)據(jù)被傳輸、壓縮和寫的同時被執(zhí)行。在正向時間循環(huán)結(jié)束時206，由于相同的計算資源(CPU和協(xié)處理器)被用于正向和反向傳播，波場被重新初始化208。隨后，反向傳播300開始。在反向時間循環(huán)308的每個步驟中，接收器數(shù)據(jù)(地震數(shù)據(jù))被插入到波場中301，然后該波場以與正向傳播期間相同的方式在時間上反向傳播一個時間步長302。就像在正向傳播中，附加操作303-306對每個第k時間步長執(zhí)行，同樣是與傳播并發(fā)執(zhí)行。在反向傳播的情況下，這些操作是接收器波場從協(xié)處理器到CPU內(nèi)存的傳輸303、從磁盤檢索和解壓對應的波場快照304、應用成像條件305以及累積拍攝圖像306。在步驟305中，檢索出的當前步驟的源波場和當前步驟的接收器波場被以適當方式卷積，然后累積到拍攝圖像中306。在反向傳播循環(huán)結(jié)束時308，所有資源都被釋放并且最終的拍攝圖像被寫到磁盤310。此后，應用清除所使用的資源并終止312，或者返回初始化步驟100去處理下一次拍攝。源信號在時間上的正向傳播202和接收器數(shù)據(jù)在時間上的反向傳播302是利用一個或多個協(xié)處理器20 (如圖1中所示)來執(zhí)行的。這是通過在協(xié)處理器上執(zhí)行圖3中所說明的操作來實現(xiàn)的。CPU(例如，圖1中的CPU 11)啟動并控制由協(xié)處理器20執(zhí)行的所有操作，步驟420。這些操作包括內(nèi)存?zhèn)鬏?11和412以及計算操作431、432和433，并且分組成兩個單獨的操作流-協(xié)處理器流410和420，這兩個流可以同時執(zhí)行。對于每個正向傳播202和反向傳播302，按次序執(zhí)行以下步驟:如果使用多個一個的協(xié)處理器20，則CPU 11啟動協(xié)處理器之間的內(nèi)存?zhèn)鬏?21 ;隨后，CPU 11指不協(xié)處理器執(zhí)行第一內(nèi)核422,該第一內(nèi)核422包含組合起來代表波場的傳播的第一組數(shù)值運算符。例如在圖3中的內(nèi)核431、432和433中所示，這些數(shù)值運算符中的一些或全部可被組合到單個計算內(nèi)核中，以優(yōu)化協(xié)處理器資源的使用和增強這種方案的整體效率。這種數(shù)值運算符的組合可取決于例如所使用的數(shù)據(jù)和要執(zhí)行的數(shù)學運算的重疊。根據(jù)本發(fā)明，兩個步驟421和422被執(zhí)行，使得實際內(nèi)存?zhèn)鬏?11和內(nèi)核431的執(zhí)行同時發(fā)生。然后，CPU暫停423并等待內(nèi)存?zhèn)鬏?11完成。如果對于這個特定時間步長需要波場到CPU內(nèi)存的傳輸203，那么就由CPU根據(jù)步驟424啟動這種內(nèi)存?zhèn)鬏?。之后，CPU再發(fā)起兩個更多內(nèi)核425和426，包含完成波場傳播202的剩余計算操作。再一次，根據(jù)步驟412，計算操作432和433的執(zhí)行與從協(xié)處理器20內(nèi)存到CPUll內(nèi)存的內(nèi)存?zhèn)鬏斖瑫r發(fā)生。然后，CPU等待，步驟427，協(xié)處理器流410和430中的所有未完成操作的完成，在此之后，對這個時間步長的波場傳播完成。在這里給出的本發(fā)明的計算機實現(xiàn)采用并行編程模型，該模型在圖4中說明。通過最大化諸如協(xié)處理器20的各個計算部件的并發(fā)性，包含幾層并行性的這種編程模型確保了應用的高效率。圖4示出了編程模型如何被計算系統(tǒng)100執(zhí)行，其中計算系統(tǒng)100包括CPU 10和協(xié)處理器20。如圖4中所示，應用的主要“主”過程500解釋由用戶指定的程序參數(shù)并且關(guān)于存儲設備501 (或者類似地，如圖2中所示的存儲設備13)執(zhí)行所有的磁盤輸入和輸出操作。主過程500還創(chuàng)建兩組單獨的子線程510和520，這兩組子線程都與主過程500共享內(nèi)存地址空間。第一組子線程510被用來壓縮和解壓波場數(shù)據(jù)快照(例如，分別是圖2中的步驟204和304)以及執(zhí)行用于成像的波場卷積(例如，圖2中的步驟305)。在組510中創(chuàng)建的各個子線程511的數(shù)量可以是變化的并且取決于所使用的計算機系統(tǒng)中可用的計算資源的量；典型的數(shù)量范圍是5-20。第二組子線程520被用于控制各個協(xié)處理器601 (或者類似地，如圖2中所示的協(xié)處理器20)。每個子線程521都確切地被分配一個使用的協(xié)處理器601，并且隨后啟動所關(guān)聯(lián)的協(xié)處理器上的計算、管理主計算機系統(tǒng)10和協(xié)處理器601/20之間的所有數(shù)據(jù)傳輸并且維護第二組520中的各個子線程521之間的同步，如圖3中所說明的。應當指出，兩組子線程510和520執(zhí)行它們各自的任務，而不直接彼此交互，但是通過主過程500在程序流(圖2中的1000)的某些點同步，以確保寫到磁盤和從磁盤讀取的數(shù)據(jù)的完整性。根據(jù)本發(fā)明，RTM應用是通過采用圖形處理單元(GPU，圖形卡)作為協(xié)處理器來加速的。本發(fā)明的一個非限制性優(yōu)點包括顯著減少了給定“作業(yè)”的處理時間。照此，通過在固定時間量內(nèi)處理更大量的“作業(yè)”或者通過減少周轉(zhuǎn)時間，即，數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的時間，實現(xiàn)了RTM算法的改進性能。本發(fā)明還可與其它先進計算應用一起使用，例如地震模擬(從算法來看這是RTM的子集，但是常常被用作單獨的工具)。其它應用可以受益于本發(fā)明的各個技術(shù)元素(代碼片段/概念的重用)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明的實施方式可以對各種協(xié)處理器加速的體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如FPGA、GPU和Cell芯片。本發(fā)明還包括利用執(zhí)行本發(fā)明方法的指令編程的裝置、通用計算機和/或協(xié)處理器，以及編碼執(zhí)行本發(fā)明方法的指令的計算機可讀介質(zhì)。圖5說明了與常規(guī)方法相比本發(fā)明對于RTM算法的優(yōu)點。所示出的是分別利用常規(guī)方法和本發(fā)明方法的在生產(chǎn)環(huán)境中執(zhí)行的典型RTM計算的吞吐量550和552。對于圖5，“吞吐量”被定義為被處理的數(shù)據(jù)集的尺寸除以執(zhí)行計算所用的總時間；照此，越高的吞吐量對應于RTM算法越有效的實現(xiàn)和應用，因為處理給定尺寸數(shù)據(jù)集所需的計算資源和時間的量被減少了。對于相關(guān)數(shù)據(jù)集尺寸使用等量的計算資源，利用本發(fā)明獲得了 RTM吞吐量的5倍改進552。例如，具有12個核心的單個集群節(jié)點與具有12個核心加8個GPU的相同節(jié)點進行比較。盡管已經(jīng)在前面的說明書中關(guān)于其某些優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明，但是許多細節(jié)的闡述都是為了說明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很顯然，在不背離本發(fā)明基本原理的情況下，本發(fā)明易于改變而且在此所述的某些其它細節(jié)可以有相當大的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于生成關(guān)于感興趣地下區(qū)域的圖像的系統(tǒng)，包括: 數(shù)據(jù)存儲設備，具有關(guān)于感興趣地下區(qū)域的地震數(shù)據(jù)和地球模型； 與數(shù)據(jù)存儲設備通信的至少一個中央處理單元(CPU)，該CPU包括至少一個處理核心和相關(guān)聯(lián)的CPU內(nèi)存； 與CPU通信的至少一個外部協(xié)處理器，該外部協(xié)處理器包括直接耦合到相應本地內(nèi)存的至少一個外部協(xié)處理器處理核心，而且其中，所述外部協(xié)處理器處理核心包括計算機可編程代碼，用于:利用地球模型以第 一時間間隔正向傳播源波場；以第二時間間隔把正向傳播的源波場傳輸?shù)紺PU用于壓縮和外部存儲；以第一時間間隔反向傳播地震數(shù)據(jù)以導出反向傳播的接收器波場；以及以第二時間間隔把反向傳播的接收器波場傳輸?shù)紺PU ； 其中，CPU處理核心被編程為檢索和解壓正向傳播的源波場數(shù)據(jù)，并且對解壓后的正向傳播源波場和反向傳播接收器波場應用成像條件以構(gòu)建代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括與CPU通信的顯示設備，用于顯示代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括有限差分模擬代碼，用于源和接收器波場數(shù)據(jù)的正向和反向傳播。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括異步通信代碼，用于CPU和外部協(xié)處理器之間的有效數(shù)據(jù)交換。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述異步通信代碼包括幻象點。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述異步通信代碼包括波場快照。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括雙通輸入/輸出界限代碼，用于實施通過異步數(shù)據(jù)輸入/輸出和與協(xié)處理器上的計算并發(fā)的成像實現(xiàn)的逆時遷移算法。
8.—種生成關(guān)于感興趣地下區(qū)域的圖像的計算機實現(xiàn)的方法，包括: 經(jīng)由中央處理單元(CPU)訪問關(guān)于感興趣地下區(qū)域的地震數(shù)據(jù)和地球模型； 經(jīng)由耦合到CPU的至少一個外部協(xié)處理器利用地球模型以第一時間間隔正向傳播源波場； 以第二時間間隔把正向傳播的源波場傳輸?shù)紺PU用于壓縮和外部存儲； 經(jīng)由外部協(xié)處理器以第一時間間隔反向傳播地震數(shù)據(jù)以導出反向傳播的接收器波場； 以第二時間間隔把反向傳播的接收器波場傳輸?shù)紺PU ； 檢索存儲的正向傳播源波場； 經(jīng)由CPU解壓檢索出的正向傳播源波場；以及 經(jīng)由CPU對解壓后的正向傳播源波場和反向傳播接收器波場應用成像條件，以構(gòu)建代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括顯示代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，正向和反向傳播步驟包括源和接收器波場的有限差分模擬。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括在CPU和外部協(xié)處理器之間進行異步通信用于數(shù)據(jù)的有效交換。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在CPU和外部協(xié)處理器之間進行異步通信的步驟包括使用幻象點。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在CPU和外部協(xié)處理器之間進行異步通信的步驟包括使用波場快照。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括使用反向傳播地震數(shù)據(jù)之后的源波場的雙通正向傳播作為逆時遷移算法的一部分，逆時遷移算法是通過異步數(shù)據(jù)輸入/輸出和與協(xié)處理器上的計算并發(fā)的成像來實現(xiàn)的。
15.如權(quán)利要求1所述的 方法，進一步包括迭代全波形反演以利用梯度信息來更新地下介質(zhì)屬性。
16.一種用于傳播地震波場的方法，包括: 經(jīng)由中央處理單元(CPU)啟動 耦合到CPU的至少一個外部協(xié)處理器中的多個計算塊，用于協(xié)調(diào)外部協(xié)處理器中的關(guān)于波場的計算功能； 經(jīng)由中央處理單元(CPU)啟動外部協(xié)處理器中的多個數(shù)據(jù)傳輸塊，以協(xié)調(diào)CPU和外部協(xié)處理器之間的關(guān)于波場的數(shù)據(jù)傳輸功能； 經(jīng)由CPU子線程控制經(jīng)由中央處理單元(CPU)的波場傳播；以及 經(jīng)由對應的流異步地并發(fā)執(zhí)行所述計算和數(shù)據(jù)傳輸功能，而不干擾CPU子線程。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括在要由外部協(xié)處理器執(zhí)行的單個計算內(nèi)核中組合至少兩個數(shù)值運算符的步驟。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，執(zhí)行計算和數(shù)據(jù)傳輸功能的步驟包括關(guān)于波傳播的有限差分模擬。
全文摘要
提供了用于生成感興趣地下區(qū)域的圖像的系統(tǒng)和方法。在一種實施方式中，生成關(guān)于感興趣地下區(qū)域的圖像的計算機實現(xiàn)的方法包括經(jīng)由中央處理單元(CPU)訪問關(guān)于感興趣地下區(qū)域的地震數(shù)據(jù)和地球模型；經(jīng)由耦合到CPU的至少一個外部協(xié)處理器利用地球模型以第一時間間隔正向傳播源波場；以第二時間間隔把正向傳播的源波場傳輸?shù)紺PU用于進行壓縮和外部存儲；經(jīng)由外部協(xié)處理器以第一時間間隔反向傳播地震數(shù)據(jù)以導出反向傳播的接收器波場；以及以第二時間間隔把反向傳播的接收器波場傳輸?shù)紺PU。該方法進一步包括經(jīng)由CPU檢索存儲的正向傳播源波場；解壓檢索出的正向傳播源波場；以及對解壓后的正向傳播源波場和反向傳播接收器波場應用成像條件，以構(gòu)建代表感興趣地下區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G01V1/30GK103119471SQ201180045094
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者A·洛都什, 劉偉 申請人:雪佛龍美國公司