[发明专利]利用多个加速处理部件(APC)实现时域有限差分模型的系统和方法有效

专利信息
申请号: 201480047209.1 申请日: 2014-06-03
公开(公告)号: CN105531602B 公开(公告)日: 2019-06-04
发明(设计)人: T·约翰森;A·洛都什;刘伟 申请(专利权)人: 雪佛龙美国公司
主分类号: G01V1/28 分类号: G01V1/28
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 曹瑾
地址: 美国加*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 利用 加速 处理 部件 apc 实现 时域 有限 模型 系统 方法
【说明书】:

本文公开了用于利用多个APC(107)实现时域有限差分建模的方法的实施例。通过使每个APC以APC队列的方式执行关于小片计算域或数据体的多个时间步长,所公开的方法和系统克服了APC的存储器容量限制。然后,在主机和计算加速器之间传递数据的成本可以通过多个时间步长被分摊,大大地降低了维持高传播速度所需的PCI带宽量。算法的APC队列性质获得随着增加的APC数目的PCI吞吐量的线性缩放,容许在一些实施例中该算法按比例扩大至几十个APC。

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦政府赞助的研究或开发声明

不适用。

背景

技术领域

发明一般涉及与对油气勘探相关的计算机科学领域。更具体地,本发明涉及利用多个APC实现时域有限差分建模的方法。

背景技术

时域有限差分(FDTD)建模是用于石油和天然气勘探的重要工具。FDTD核的图形处理单元(GPU)实现提供了最高的成本效率,并且正成为实际上的工业标准。目前,相对于浮点操作,GPU比CUP处理器快许多倍。具体地,现代GPU在操作计算机图形方面是非常高效的,并且它们的高度并行结构使得对于其中需要并行处理大数据块的算法而言,它们比通用CPU更有效。尽管GPU和其它计算加速器具有非常高的计算吞吐量,但是它们缺乏处理大部分石油和天然气问题中的大的数据体所需的存储器容量。常用的解决方法是域分解,一种将计算域或数据体分离为更小的片,并且将每个片分配给单独的计算加速器的方法。然后,对于可以被处理的问题的大小的限制因素成为附接到系统的所有计算加速器的集合存储器,而不是可用于任何单个计算加速器的存储器。相反,CPU系统存储器显著更大,并且可以被容易地增加以适应甚至现今发展的最大的模型和最复杂的核,但是在系统存储器与计算加速器存储器之间传递数据缓慢。

因此,需要优化FDTD方法中GPU的使用的方法和系统。

发明内容

本文公开了用于利用多个加速处理部件(“APC”)实现时域有限差分建模的方法的实施例。通过使每个计算加速器以APC队列的方式执行关于小片计算域或数据体的多个时间步长,所公开的方法和系统克服了计算加速器的存储器容量限制。然后,在主机和计算加速器之间传递数据的成本可以通过多个时间步长被分摊,大大地降低了维持高传播速度所需的PCI带宽量。算法的APC队列性质获得随着增加的计算加速器数目的PCI吞吐量的线性缩放,容许在一些实施例中该算法按比例扩大至多于64个计算加速器。该方法的各种实施例的进一步的细节和优点在下面被更详细地描述。

在实施例中,利用多个APC的地震建模方法包括:(a)将数据体和地震模型的至少部分存储到计算机系统的系统存储器源上。该数据体包括两个或更多个维度。该计算机系统包括耦接到系统存储器资源的APC队列。该APC队列包括彼此耦接并且耦接到系统存储器资源的多个APC。该方法还包括:(b)沿着维度中的至少一个划分数据体以形成多个数据块。此外,该方法还包括:(c)将数据块中的一个或多个从系统存储器资源传递到队列中的第一APC。该第一APC为数据块中的至少一个计算至少一个时间迭代。此外,该方法包括:(d)将数据块从队列内的一个APC传递到队列中的下一APC。该方法附加地包括:(e)为队列中每个剩余的APC重复(d)。队列中的每个APC为存储在每个APC内的至少一个数据块计算至少一个时间迭代。该方法进一步包括:(f)将数据块中的一个从队列中的最后的APC传递到系统存储器资源。

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