[发明专利]一种基于OpenCL的正演数值模拟方法

说明书

公开了一种基于OpenCL的正演数值模拟方法。该方法包括以下步骤：1)创建多个OpenCL内存对象；2)将网格模型数据、差分参数、边界条件及震源子波从本地内存同步到用于存放输入数据的相应内存中；3)创建进行有限差分计算的Kernel程序对象；4)选择炮点，调用Kernel程序对象进行单炮的时间片循环；5)将步骤4)得到的炮集及快照数据存放在输出数据相应的内存中；6)在时间片循环结束后，将进行所有单炮输出的炮集和快照数据从OpenCL内存同步到本地内存。本发明提高了代码的可移植性及性能，消除了平台无关性，令正演数值模拟应用于越来越纷繁复杂的异构计算硬件，减少了软件研发与维护的开销成本。

技术领域

本发明涉及地震资料解释领域，更具体地，涉及一种基于OpenCL的正演数值模拟方法。

背景技术

当前，以正演模拟等为代表的地震处理技术对高性能计算机的计算和数据处理能力有很高的要求，基于通用处理器的同构集群已经越来越不能满足需求。计算密度和计算效能远高于同构集群的异构集群(以NVIDIA公司CUDA架构GPU为主)日益成为地震处理的主流计算平台。近几年，国外各大石油公司纷纷购买GPU异构集群，并将计算强度高的地震处理算法移植到异构集群上。尽管GPU硬件发展如日中天，但软件应用方面仍面临很大的挑战，如何快速有效的开发基于大规模异构集群的石油物探软件是当前面临的最大难题，这个难题又具体表现为以下两个方面：

1、各异构计算平台都有专门的编程模型，导致代码不具有可移植性；

2、程序性能严重依赖于硬件参数导致每次移植代码需要重新调优。

以NVIDIA的GPU计算平台为例，为某个型号GPU开发的CUDA程序，无法自动在另一个型号的GPU上获得高性能，需要重新调优。

以上问题使得异构计算门槛较高，且软件研发与维护的开销很大，严重阻碍了GPU异构计算的推广应用。OpenCL(Open Computing Language)编程模型的出现为解决异构计算的当前困境指明了方向。OpenCL是面向异构计算系统的通用并行编程开放标准，使用OpenCL开发的程序可以在Intel和AMD公司的CPU、NVIDIA和AMD公司的GPU、IBM公司的Cell处理器、以及Altera公司的FPGA等产品上运行。由于OpenCL具有平台无关性，自诞生以来，它的使用者持续迅速增长，已经成为一个重要的异构计算软件开发解决方案。和国外的情况类似，由于OpenCL是较新的技术，且多数公司使用NVIDIA公司产品，因此目前在国内地震处理领域，编程语言还是以CUDA为主，OpenCL应用较少。随着异构计算技术不断发展，硬件种类越来越多(如Intel的MIC众核产品)，今后采用的异构计算硬件会呈现多样化，而OpenCL的平台无关性能解决代码的可移植性问题，另外该模型的并行高效能也使得它将会有更大的发展空间。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的难题，提出了一种基于OpenCL的正演数值模拟方法，能够克服现有基于CUDA的正演数值模拟方法的缺点和不足。

本发明的基于OpenCL的正演数值模拟方法可以包括以下步骤：

1)创建多个OpenCL内存对象，以形成用于存放正演数值模拟的输入数据和输出数据的内存空间；

2)将网格模型数据、差分参数、边界条件及震源子波从本地内存同步到用于存放输入数据的相应OpenCL内存空间中；

3)创建进行有限差分计算的Kernel程序对象；

4)选择炮点，调用Kernel程序对象进行单炮的时间片循环，以计算炮集和快照数据；