[发明专利]基于FPGA多板卡架构的波场重构法三维叠前逆时偏移方法

说明书

本发明公开了基于FPGA多板卡架构的波场重构法三维叠前逆时偏移方法，涉及到计算机技术领域，包括：S1、在CPU侧准备正演所需的计算数据，并采用编程语言完成对计算数据的编程；S2、CPU与第一FPGA板卡进行数据交互，第一FPGA板卡将对应的参数输出至第二FPGA板卡和第三FPGA板卡；S3、第二FPGA板卡计算正演波场，计算完成后输出结束信号至第一FPGA板卡；S4、第一FPGA板卡开始计数，并同时输出信号至第二FPGA板卡和第三FPGA板卡，启动正向波场和逆向波场的计算；S5、第二FPGA板和第三FPGA板将同一时刻的正向波场和逆向波场输出至第一FPGA板；S6、第一FPGA板完成所有时刻的计算，并将最终的成像接结果输出至CPU。其减少了不必要的数据缓存传输，减少了对计算资源的消耗提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及到计算机技术领域，尤其涉及到基于FPGA多板卡架构的波场重构法三维叠前逆时偏移方法。

背景技术

近年来，随着计算机技术的快速发展和计算能力的大幅提高，针对逆时偏移的大计算量和存储的解决方案也得以研究。针对于工业应用大规模的计算方式和架构也被研究。计算性能的提高主要得益于微处理器工作频率的提高，摩尔定律主宰着信息技术发展的步伐。主频的提高带来的系统发热问题日趋突出，系统功耗不断上升，这些问题也在不断地被物理因素制约。为了保证微处理器芯片性能的持续提高，更重要的是为了降低芯片功耗和复杂性，目前主流的商用CPU设计已全面采用多线程多核体系结构，双核和四核已成为CPU的主流产品，六核和八核CPU产品也已经大规模批量生产，预计处理器核的持续增加(称为众核处理器)将成为未来一段时间CPU技术发展的主要特征。如何快速有效地开发多核并行计算程序，对于充分发挥多核处理器系统的性能至关重要。

在传统CPU由单核向多核(众核)发展的技术路线以外，当前活跃着几条新的技术路线，它们可能代表着未来高性能计算技术发展的重要方向。一个重要方向是基于FPGA(现场可编程门阵列)的可重构计算技术。无论是国际上还是国内，代表当前最高计算水平的千万亿次计算机系统都是采用了这种异构并行计算系统架构。如何构建异构并行计算系统上的多层次并行计算软件开发框架和编程工具，促进大规模并行计算应用软件的开发与移植，是实现异构并行计算系统大规模普及应用的关键。异构协同并行计算技术(FPGA)并行计算技术的发展可以提高整个地球物理资料大计算量的计算水平，给社会创造更多的经济效益；同时，各种技术进步又能促进计算机软硬件成本的降低，引入更多的计算机从事高性能计算。

而当前石油勘探面临的高密度数据采集，深层、超深层成像问题，使3D-RTM计算数据量巨大对算力要求高。目前的FPGA芯片单卡硬件资源有限，在采用一张计算板卡计算大尺度超深3D-RTM时由于FPGA资源不够需要将大量的数据转存在CPU中去，这种反复的数据读取大大的增加了数据传输对计算资源的消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供基于FPGA多板卡架构的波场重构法三维叠前逆时偏移方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于FPGA多板卡架构的波场重构法三维叠前逆时偏移方法，包括：

S1、在CPU侧准备正演所需的计算数据，并采用编程语言在Linux操作系统环境下完成对所述计算数据的编程；

S2、所述CPU与第一FPGA板卡进行数据交互，所述第一FPGA板卡将对应的参数输出至第二FPGA板卡和第三FPGA板卡；

S3、所述第二FPGA板卡计算正演波场，计算完成后输出结束信号至所述第一FPGA板卡；

S4、所述第一FPGA板卡开始计数，并同时输出信号至所述第二FPGA板卡和所述第三FPGA板卡，启动正向波场和逆向波场的计算；

S5、所述第二FPGA板和所述第三FPGA板将同一时刻的正向波场和逆向波场输出至所述第一FPGA板，所述第一FPGA板完成成像计算；