一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法。所述方法采用一種分偏移距的策略，可以根據(jù)GPU內(nèi)存的限制，增加參與計算的線程數(shù)量，從而充分發(fā)揮GPU計算核心多的優(yōu)勢。所述方法包括以下步驟：分發(fā)數(shù)據(jù)、計算偏移距范圍、局部偏移距成像和生成成像道集。所述方法能夠最大限度地增加單個GPU計算的成像點數(shù)量，發(fā)揮GPU的眾核優(yōu)勢，計算效率大幅提高，計算結(jié)果正確。
【專利說明】
一種在多GPU上分偏移距的Ki rchhoff類偏移并行計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于信息處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff?類偏移并行計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于Kirchhoff積分的地震數(shù)據(jù)疊前偏移具有原理簡單、計算穩(wěn)定，適應(yīng)性強、面向目標(biāo)成像等特點，目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]Kirchhoff類成像的計算原理可以描述為輸入的地震道根據(jù)走時計算，將振幅放置到成像孔徑內(nèi)的成像點上，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的偏移距，單個地表成像點的輸出為如圖1(a)所示的偏移距道集，然后對偏移距道集進行疊加，結(jié)果如圖1(b)所示，最終成為成像剖面圖，如圖1(c)所示。
[0004]傳統(tǒng)的Kirchhoff積分類偏移應(yīng)用MPI等并行技術(shù)在大型計算機集群上進行并行計算，并行方式為將地表的每個成像點分配到集群中參與計算的各個節(jié)點上進行計算，輸出的道集是共成像點道集，單個節(jié)點能夠計算的成像點數(shù)取決于節(jié)點內(nèi)存大小，如果輸出的偏移據(jù)越多，則在有限內(nèi)存在，計算得成像點數(shù)越少。如果成像點總數(shù)超出所有節(jié)點的計算范圍，則分幾輪依次計算。
[0005]基于計算集群技術(shù)的Kirchhoff類偏移計算具有高能耗、高占地等缺點，而基于圖形處理器GPU的并行計算可以在更小的能耗下完成同等工作?；贕PU并行計算的Kirchhoff類偏移的核心思路就是將整個成像空間的成像點分配到GPU的不同線程上進行計算，GPU的整個線程結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中，每個線程塊(block)負責(zé)計算一個地表的成像道，線程塊內(nèi)的X和y方向的線程分別表示地表sub line和cross line兩個方向的成像道，而在b I ock內(nèi)的線程(thread)則計算每個成像道下邊的成像點。
[0006]GPU相對于普通的PC計算，內(nèi)存較小，可容納的成像點數(shù)量小，如果依然按照計算集群的并行計算方式，則因為輸出的每個成像點偏移距較多而占用了更多的內(nèi)存空間，因此，單次參與并行計算的成像點數(shù)量就很少，需要的計算線程數(shù)量也小，因為GPU單線程主頻小，不能夠跟普通得計算機相比，如果參與計算得線程數(shù)量小得話，則不能夠發(fā)揮GPU線程多，以多取勝得特點，這樣就大大影響了計算效率，不能發(fā)揮GPU的作用，解決途徑就是如何在有限的GHJ內(nèi)存下，增加單個GPU計算的成像點數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有的基于GPU并行計算的Kirchhoff類偏移算法，因GPU內(nèi)存容量小導(dǎo)致計算效率不高，GPU的眾核優(yōu)勢無法充分發(fā)揮的問題，本發(fā)明根據(jù)Kirchhof f類偏移的計算原理，提供一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法。所述方法，可以大幅度提高GHJ上Kirchhof f類偏移的計算效率，充分發(fā)揮GPU的眾核優(yōu)勢，加快工業(yè)生產(chǎn)。
[0008]為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法，所述方法采用一種分偏移距的策略，可以根據(jù)GPU內(nèi)存的限制，增加參與計算的block數(shù)量，從而充分發(fā)揮GPU計算核心多的優(yōu)勢，具體做法如下:
1)分發(fā)數(shù)據(jù):依據(jù)參加計算的GPU數(shù)量X，將地震數(shù)據(jù)按偏移距大小等分成X份，分別將每份數(shù)據(jù)發(fā)送到GHJ所在的計算節(jié)點上，每個GPU承擔(dān)一份數(shù)據(jù)的計算任務(wù)；
2)計算偏移距范圍:計算各個GPU計算上的最小和最大偏移距；
3)局部偏移距成像:根據(jù)成像輸出的偏移距間距，設(shè)置各個GPU上輸出的偏移距道集信息;
4)生成成像道集:將各個GPU輸出的結(jié)果合并到一起，然后按共中心點和偏移距分選，獲得最終的成像道集，繼而可以用其完成速度分析等工作。
[0009]上述流程的具體操作如圖3所示。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為:跟傳統(tǒng)的分成像道到各節(jié)點的計算方法相比，本發(fā)明提供的計算方法對單個節(jié)點的偏移距少，根據(jù)內(nèi)存大小，可以最大容量地增加成像點數(shù)，讓所有的GHJ計算核心處于忙碌狀態(tài)，充分發(fā)揮了 GPU的眾核特長，增加了計算效率。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]圖1為Kirchhoff類成像的計算原理示意圖。
[0013]圖中，a是單個地表成像點輸出的偏移距道集，b是偏移距道集疊加圖，c是成像剖面圖。
[0014]圖2為Kirchhoff類偏移的并行線程模型示意圖。
[0015]圖中，X是承擔(dān)X方向成像道計算的線程，y是承擔(dān)y方向成像道計算的線程，block是計算每個成像道下邊成像點的線程。
[0016]圖3為本發(fā)明所述分偏移距的多GPU并行計算流程示意圖。
[0017]圖4為不同成像點數(shù)下的CPU和GPU計算效率對比圖。
[0018]圖5為不同成像點數(shù)下的CPU和GPU計算加速比效果圖。
[0019]圖6為CPU計算和本發(fā)明所述方法計算結(jié)果對比圖。
[0020]圖中，a是CPU計算結(jié)果，b是本發(fā)明所述方法中GPU計算結(jié)果，c是二者單道對比結(jié)果O
[0021 ]圖7為本發(fā)明所述分偏移距的多GPU并行計算流程圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
根據(jù)本發(fā)明所述方法，我們采用數(shù)據(jù)進行了測試，測試GPU為GTX680，CPU主頻為
2.5GHz。測試結(jié)果如圖4和圖5所示:其中，橫坐標(biāo)表示成像點數(shù)，圖4的縱坐標(biāo)表示計算時間，斜線為CPU計算時間，橫線為GPU計算時間，從中可以看出，數(shù)據(jù)成像空間越大，GPU的加速程度也就越大；圖5表示CPU和GPU計算時間的比值，我們可以看到，成像空間越大，加速比越大。圖6是CPU計算和本發(fā)明所述方法計算結(jié)果對比，其中圖6(a)是CPU計算結(jié)果，圖6(b)是GPU計算結(jié)果，圖6(c)為二者單道對比。從圖6中可以看出，本發(fā)明所述方法的計算結(jié)果與CPU計算結(jié)果無明顯差別，結(jié)果合理。
[0023]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種在多GPU上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法，其特征在于:所述方法采用分偏移距的策略，根據(jù)GHJ內(nèi)存的限制，增加參與計算的線程數(shù)量，從而充分發(fā)揮GPU計算核心多的優(yōu)勢。2.如權(quán)利要求1所述的一種在多GHJ上分偏移距的Kirchhoff類偏移并行計算方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 1)分發(fā)數(shù)據(jù):依據(jù)參加計算的GPU數(shù)量X，將地震數(shù)據(jù)按偏移距大小等分成X份，分別將每份數(shù)據(jù)發(fā)送到GHJ所在的計算節(jié)點上，每個GPU承擔(dān)一份數(shù)據(jù)的計算任務(wù)； 2)計算偏移距范圍:計算各個GRJ計算上的最小和最大偏移距； 3)局部偏移距成像:根據(jù)成像輸出的偏移距間距，設(shè)置各個GPU上輸出的偏移距道集信息并進行成像計算； 4)生成成像道集:將各個GPU輸出的結(jié)果合并到一起，然后按共中心點和偏移距分選，獲得最終的成像道集，繼而可以用其完成速度分析等工作。
【文檔編號】G06F9/50GK105868022SQ201610172185
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】劉國峰, 李春
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（北京）