[发明专利]GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备及方法

权利要求书

1.一种GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备，其特征在于由六大单元组成：存储器或者内存、存储设备、图形处理器GPU、中央处理器CPU、终端和野外数据采集接口；野外数据采集接口通过千兆光缆与野外部件相连采集地震野外数据，由两条绑定的千兆网线提供野外数据采集接口与CPU之间的连接，通过CPU主板上的高速接口连接GPU、存储器和存储设备，终端设备也连接在CPU主板上。

2.根据权利要求1所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于海量数据相关技术采用GPU/CPU联合处理，由CPU完成野外数据的接收和编排、数据的存储和组织、流程的控制、进度的控制和显示，由GPU完成相关算法的高速平行处理。

3.根据权利要求1所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于存储器用于野外采集数据的存放和与GPU之间的数据交换，存储设备用于最终数据的存放，终端设备用于进度控制和显示，CPU作为控制中心完成对野外数据采集接口、GPU、存储器、存储设备和终端设备的控制和协调。

4.根据权利要求1所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于

a.在CPU管理下，由野外数据采集接口接收野外数据；

b.经解编后存放于存储器中，直到完成数据采集，此项功能由CPU完成；

c.在CPU的控制下，把存储器中的数据组合成数据流灌入GPU中；

d.由GPU进行并行化相关处理；

e.在CPU的控制下，将得到的结果返回存储器；

f.是否完成本激发点所有数据的处理，如果没有，转到C继续处理

g.经编排并加上道头数据，成为标准的SEG-Y数据体，此项功能由CPU完成；

h.在CPU的控制下，把标准的SEG-Y数据体存入存储设备，完成采集数据的相关处理。

5.根据权利要求1所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于所述GPU为使用至少一块tesla系列或其他支持CUDA的显卡的GPU模块；相关计算的程序运用CUDA语言作为 GPU上的代码编制；进行相关计算的CUDA程序代码可以分为主机端代码和设备端代码两部分；主机端代码在CPU上运行，设备端代码在GPU上运行。

6.根据权利要求5所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于主机端代码主要完成以下功能：

●启动CUDA程序，使用多个GPU时要加上设备号；

●为GPU分配显存，用于存放原始的可控震源采样数据；

●将内存中的可控震源采样点数据拷贝到已经分配好的显存中；

●调用设备端的kernel函数进行相关并行运算，并将计算之后的结果写到显存中的对应区域；

●为CPU分配一块新的内存，用于存放GPU传回来的输出数据；

●将显存中的结果回读到内存；

●使用CPU把相关之后的地震数据进行segy文件输出；

●释放内存和显存空间，如需多次相关后结果叠加则暂不释放；

●退出CUDA；

设备端的代码主要完成以下功能：

●从显存读取数据到GPU片内；

●对数据进行相关需要的乘加运算；

●把相关后的数据写回显存。

7.根据权利要求6所述可控震源数据相关处理设备，其特征在于数据由内存拷贝到显存后的运算是循环多次进行的矩阵乘法运算；其中矩阵A表示由采集系统传回到服务器的原始可控震源扫描信号，ns表示采样点个数，ntr为采集道数，矩阵B是一维的，为可控震源的参考信号，nvp为参考信号的长度，矩阵C为相关后的结果，矩阵大小为(ns-nvp)×ntr。

8.在权利要求1所述GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备上实施的数据相关处理方法，其特征在于海量数据相关技术采用GPU/CPU联合处理，由CPU完成野外数据的接收和编排、数据的存储和组织、流程的控制、进度的控制和显示，由GPU完成相关算法的高 速平行处理。