[发明专利]基于CPU加速的波场正演模拟优化方法

权利要求书

1.一种基于CPU加速的波场正演模拟优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提出波场正演具体物理模型；

对Navier方程进行简化，只保留压缩场分量从而得到声波方程，其偏微分方程表达形式为：

式中P表示波场，c(x,y,z)表示模型空间X,Y,Z处的介质速度；

将求解的区域进行网格剖分，用差分算子代替微分算子以便于计算机处理；(1)式的差分格式可表示为：

S2：进行数值建模；在空间维度上使用高阶差分来模拟二阶微分，从而减小内存的使用；在时间维度上减少延拓步长，根据傅里叶分析的原理得到显格式的稳定性条件为：

S3：进行静态分块及分配：根据线程数量k，将图像沿长边方向平均分成k个子图，然后将其按顺序标记后作为基础子图；

S4：并行化及通信时间隐藏；

在时间维度上，在计算时分配三段内存来分别存储上一时刻、当前时刻和下一时刻的波场，当一次正演完成后交换指针地址，从而通过三段内存交替使用来完成整个波场的不断推演；

在空间维度上，使用计算机集群做并行计算以进行有限差分正演模拟中空间维度上的差分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：S5：模型拆分和任务分解；

将模型沿着空间的某一个方向进行拆分，把任务均匀的分配到各个节点中，每个节点只处理相应部分区域的数据；每个节点处理的区域包括D1和D2部分，D0区域为差分算法边界需要用到的相邻节点的数据；

计算D1区域，同时采用多线程技术将相邻节点的D0区域的数据传输给相邻节点的D2区域；

在D1区域计算完成并且D0区域的数据通信也完成时，对D2区域做有限差分计算。