[发明专利]地震声学波动方程矢量并行计算方法

权利要求书

1.地震声学波动方程矢量并行计算方法，其特征在于，包括以下两个步骤：

(一)地震模拟；

用计算机和数值方法模拟地震波场在地下介质中的传播过程，包括以下分步骤：

(1)提供已知的地质构造信息；

根据测井资料用平均法获得地震级的速度和密度场，以及通过地震相干体的生成、油藏单元的定义以及研究区域断层数据的融合进行地质模拟；

(2)通过地震正演预测一组检波器在空间特定位置所能记录到的振动；

为了保证模拟计算的正常运行，地震正演参数的选择及模型试验配置应按以下分步骤执行：

(a)根据最大震源频率和最小速度，确定网格间距：

其中dx表示网格间距，c_min表示最小速度，f_max表示最大频率；实际网格间距的确定还依赖于模拟方法的选择；对于时间、空间域的地震模拟有限差分方法，在每一波长范围内至少需要5个网格点；

(b)根据地质模型大小确定网格点数；

(c)在模型两侧、顶部和底部边界为吸收带分别增加一定的网格点；海绵边界吸收方法需要宽度达到4个波长，这里的波长λ＝2c_max/f_d，其中f_d是地震信号的主频；

(d)根据以下稳定条件和精度标准，选择时间步长：

其中dt表示时间步长，c_max表示最大地下介质速度，dx_min表示最小横向采样间距；

(e)定义炮点、检波点排列；若是用于地表采集试验，则将炮点、检波点按照等间隔的方式布设在地表；

(二)计算并行加速；

对地震模拟项目做并行化需求分析，然后针对串行代码中用时最多的，且能用矢量运算代替的部分用AVX指令集并行代码代替。

2.根据权利要求1所述的地震声学波动方程矢量并行计算方法，其特征在于，步骤(二)中AVX代码实现按照以下流程：

第一步：包含头AVX文件#includeimmintrin.h；

第二步：定义__m256矢量类型的常量、变量或指向数组的指针，注意数组内存地址需要32位对齐；若起始地址不是32的倍数，调试时可能报错误segfault，并且内存不对齐时不利于CPU访问，造成性能下降；

第三步：用_mm256_load或_mm256_setzero函数给__m256矢量类型变量赋初值，并将*__m256指针首地址指向32位对齐数组的首地址；

第四步：矢量运算，使用_mm256_add、_mm256_sub函数对AVX数据类型做矢量运算。