多核模式下地震勘探并行计算研究

发布时间：2020-06-19 23:39

【摘要】：目前,许多工程计算领域都需要处理大规模海量数据。如何快速、高效的处理这些数据成为科技工作者最为关心的问题。并行处理技术的产生使得快速处理大量的数据成为可能。在石油勘探领域,随着现在油气藏勘探领域不断扩大,使得勘探中所面对的目标地质体越来越复杂；同时油气藏的勘探开发力度日益加深导致地震勘探数据量与计算量呈指数级增长,这些都对并行处理技术提出了迫切的需求。在并行处理技术中,消息传递编程模型(MPI)是主要的并行模型,该模型的效率主要受两个因素影响,分别是互联网速度与单个节点的计算能力。个人微机上的多核CPU的普及提供了单个计算节点上的CPU计算资源的挖掘空间。本文的主要目的是通过提高单个节点的计算能力来提升程序的并行效率。为了提高节点的计算性能,文中引入OpenMP多线程并行编程。OpenMP是共享存储体系结构的并行编程标准,随着多核处理器的普及,广泛使用OpenMP并行编程成为并行技术的发展方向。克里金方法是地震数据处理中的重要方法。本文针对克里金方法的主要部分,在MP、OpenMP以及MPI+OpenMP三种模式下进行实验,并对其结果进行比较得出了MPI+OpenMP是一种相对高效的并行策略并具有良好扩展性的结论。最后将MPI+OpenMP应用到克里金方法中,实验结果表明：并行求解的加速比达到了1.72。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP338.6
【图文】：

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线程程序是无法发挥多核处理器的优势。通过编译优化可以把原先单线程的代码编译成多线程的形式，OpenMP提供了一种方法，它能够为编写多线程应用程序提出一种简单实用的方法，而无需程序员进行复杂的线程创建、同步、负载平衡和销毁工作。图4一1为多核中的并行运行示意图。thl~ead thread2thread3thread4 C0re3图4一1多核模式下并行运行示意图 4.1open夕田简介 OpenMp(OpenMulti一processing，开放多处理)标准诞生于 1997年，它是一种Apl，是一种支持多平台共享内存多处理多线程并行编程语言，特别适宜多核CPU上的并行程序设计。近年来，OpenMP因为具有良好的移植性、支持多种编程语言，并且支持许多体系结构等特点受到广泛的好评。OpenMP程序设计模型提供了一组与平台无关的编译指导语句、函数、环境变量和指导命令，可以显示地指导编译器如何以及何时利用应用程序中的并行性。对于很多循环

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4.2Open侧田编程基础OPen人4p是基于线程级的并行编程模型，通过编译指导语句可以显式的指导并行化。即enMP的执行模型通常采用Fork一Join的形式(如图4一3)在这种形式下，程序员将注意力集中在程序的主要循环上，对循环实行并行化改造。Fork一Join并行形式，当程序开始执行时，OpenMP启动一个主线程，主线程开始执行串行部分，直到遇到第一个并行区域时，主线程创建一组线程并行执行。并行区域中的代码在不同的线程中并行执行，或者不同的线程执行不同的任务。在并行区域执行完之后，派生的线程会退出或者挂起，最后只有主线程在执行。 FFFFFFFFFFFFF OOO‘ ‘ ‘卜卜卜卜卜卜 RRRRRRRJJJJJFFFFFFFFFFFFF KKK-------------_o-----o_____卜卜一一一髓

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