[发明专利]一种基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法

权利要求书

1.一种基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取MPI进程拓扑参数和所有任务的三维正演模拟参数，每一所述任务对应一炮三维正演模拟，所述三维正演模拟参数是指用于求解三维正演模拟的参数，所述MPI进程拓扑参数是指进行单炮三维正演模拟求解所需的并行计算进程的配置参数；基于所述MPI进程拓扑参数将所有并行进程分组，每个进程组包括一个或多个进程，并为每一所述进程组创建通信域；

将所有任务分组，再为每一所述进程组分配一组任务；

每一所述进程组基于对应任务组中的每一任务的三维正演模拟参数依次执行对应任务组中的每一任务，并输出对应的执行结果，直至对应任务组中所有任务执行完毕；

每一所述进程组基于对应任务组中的每一任务的三维正演模拟参数执行对应任务组中的每一任务，并输出对应的执行结果，包括：

根据所述MPI进程拓扑参数，计算每个进程需要处理的区域，构建每个进程的有限差分参数；

通过MPI-IO构建每个进程当前任务的速度场信息；

设定时间循环和对应的时间步，在所述时间循环开始前初始化持续通信请求，将需要发送的缓冲区地址和请求绑定；

进入第一次时间步，执行时间步内的操作，所述时间步内的操作包括：

根据震源子波的波形曲线，更新震源处的波场；

更新PML区域的波场，所述PML区域的波场用于叠加在原始波场之上，去除边界反射；

发起进程间异步通信，交换不同进程相邻计算区域边界处的波场；

在所述异步通信的基础上进行有限差分计算，计算内部区域波场；

待异步通信完成后，计算进程间相邻区域的波场；

采用更新的PML区域的波场对边界处的原始波场进行修正，去除边界反射；

以交互指针的形式，进行波场交换；

进入下一时间步，执行所述时间步内的操作；

所述时间循环结束后，通过MPI-IO并行输出炮记录。

2.根据权利要求1所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，

所述三维正演模拟参数包括三维模型相关参数、放炮参数、震源参数、检波点参数、时间积分参数、结果输出控制参数、有限差分参数。

3.根据权利要求2所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，

所述MPI进程拓扑参数包括进程维度和每一进程维度对应的进程数。

4.根据权利要求1所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，还包括：

在获取MPI进程拓扑参数和所有任务的三维正演模拟参数过程后，提交作业到计算机时，进行线程绑定。

5.根据权利要求1所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，

所述方法还包括，根据内存需求为每个进程组对应设置预设数量的节点，每个进程组在执行每个任务时，根据计算需求从所述预设数量的节点中选取一个或多个节点执行所述任务。

6.根据权利要求5所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，

若MPI进程拓扑为二维MPI进程拓扑，所述通过MPI-IO构建每个进程当前任务的速度场信息，包括：

将每个进程组中x方向进程索引为零的进程同时进行MPI-IO集合操作，获取速度场，然后广播给y方向进程索引相同的组内其他进程。

7.根据权利要求6所述的基于MPI进程拓扑的地震波场三维正演模拟方法，其特征在于，

若MPI进程拓扑为二维MPI进程拓扑，所述通过MPI-IO并行输出炮记录，包括：

先由进程组内y方向进程索引相同的进程将炮记录发送给x方向进程索引为0的进程，然后将进程组内所有x方向进程索引为0的进程同时进行MPI-IO集合输出操作。