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应用地球物理  2019, Vol. 16 Issue (1): 61-69    DOI: 10.1007/s11770-018-0743-8
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多GPU TTI 介质逆时偏移*
刘国峰,孟小红,禹振江,刘定进
1. 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京,100083;
2. 中国石化石油物探研究院,南京,211103
An efficient scheme for multi-GPU TTI reverse time migration*
Liu Guo-Feng, Meng Xiao-Hong, Yu Zhen-Jiang, and Liu Ding-Jin
1. China University of Geosciences-Beijing, Beijing100083, China.
2. Sinopec Geophysical Research Institute,Nanjing211103, China.
 全文: PDF (1100 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 地震数据TTI 介质逆时偏移计算量巨大, 阻碍了其深度应用。NVIDIA® GPU以及其通用计算由于可采用并行计算,为加速该类高密度计算提速提供了可能,适应于地震处理成像空间的增加。本文提出了一种高计算效率的多GPU 并行计算策略,以解决TTI 介质逆时偏移庞大的数据处理问题。该策略流程, 以GPU 及其统一设备架构CUDA 为前提,拥有多核心同时计算、作业流、点对点GPU 直接传输等一些列运算特点。其核心是将GPU 间边界数据的数据传输时间和不同区域的差分计算时间重叠。由于逆时偏移计算强度主要与差分计算空间相关。重叠计算后,数据传输时间可以忽略, 因而计算效率随GPU 数量的增加呈线性提高。并用于TTI逆时偏移成像的处理, 以验证本文提出的高计算效率的多GPU 并行计算策略的正确性。对比试验表明,利用本文提出的多GPU 并行计算策略可大大提供高密度数据成像计算的效率及实现多GPU 计算时效率呈线性增加,提升了该计算的延展特性。
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关键词多GPU 编程   多核心同时计算   点对点传输   作业流   正演   TTI 逆时偏移     
Abstract
Reverse time migration (RTM) is an indispensable but computationally intensive seismic exploration technique. Graphics processing units (GPUs) by NVIDIA® offer the option for parallel computations and speed improvements in such high-density processes. With increasing seismic imaging space, the problems associated with multi-GPU techniques need to be addressed. We propose an efficient scheme for multi-GPU programming based on the features of the compute-unified device Architecture (CUDA) using GPU hardware, including concurrent kernel execution, CUDA streams, and peer-to-peer (P2P) communication between the different GPUs. In addition, by adjusting the computing time for imaging during RTM, the data communication times between GPUs become negligible. This means that the overall computation efficiency improves linearly, as the number of GPUs increases. We introduce the multi-GPU scheme by using the acoustic wave propagation and then describe the implementation of RTM in tilted transversely isotropic (TTI) media. Next, we compare the multi-GPU and the unified memory schemes. The results suggest that the proposed multi- GPU scheme is superior and, with increasing number of GPUs, the computational efficiency improves linearly.
Key wordsmulti-GPU   kernel   peer-to-peer   forward modeling   TTI   RTM   
收稿日期: 2017-12-08;
基金资助:

本文工作得到了国家重点研发专项(2017YFC0602204-01)和国家自然科学基金(编号 41530321 和41104083)以及的支持。

通讯作者: 刘国峰(Email: liugf@cugb.edu.cn)     E-mail: liugf@cugb.edu.cn
作者简介: 刘国峰,2014年本科毕业于中国地质大学(北京)勘查技术与工程专业,2017年硕士毕业于中国地质大学(北京)地球探测与信息技术专业,2010年博士毕业于中国科学院地质与地球物理研究所油储地球物理学科组,专业为固体地球物理,2010年至今就职于中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,副教授,2016年中国地质科学院矿产资源所博士后出站,研究兴趣包括地震波传播与成像、高性能计算等
引用本文:   
. 多GPU TTI 介质逆时偏移*[J]. 应用地球物理, 2019, 16(1): 61-69.
. An efficient scheme for multi-GPU TTI reverse time migration*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2019, 16(1): 61-69.
 
没有本文参考文献
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