基于国产众核处理器三维地震声波正演模拟.pdf

【三维地震声波正演模拟】是地质勘探领域的重要研究内容，主要通过对不同介质中声波传播特性的分析，来预测地震波在地壳中的传播路径和反射模式，从而为地下结构成像和资源探测提供关键信息。在本文中，作者们针对【国产众核处理器】，特别是申威22014处理器，进行了三维地震声波正演模拟的研究。 国产众核处理器申威22014是高性能计算领域的关键硬件，其异构设计使得它在并行计算和数据处理方面具有潜力。然而，在进行三维地震声波有限差分交错网格方程的正演模拟时，会面临数值计算量大和内存消耗高的挑战。为了克服这些难题，研究者提出了一个基于神威·太湖之光超级计算机系统的编程模型，该模型结合了处理器间的进程级并行和计算核心间的线程级并行优化策略。 在并行计算优化方面，研究者采用【DMA（直接内存读取）】通信方式，设计了2.5D流水线任务划分策略，旨在提高通信效率并掩盖计算延迟。这种多角度优化策略有助于缓解内存带宽瓶颈，充分挖掘处理器的计算性能。实验结果显示，即使在大规模测试中使用266240个计算核心，程序依然能保持稳定性能，达到5.5 GFlops的场值更新速度，显著提高了正演模拟的效率。 文章还探讨了【交错网格】在地震声波正演模拟中的应用，这是一种特殊的网格布局方式，可以更精确地模拟复杂边界条件下的地震波传播。交错网格的使用有助于减少计算误差，提高模拟精度。 这篇论文对基于国产众核处理器的三维地震声波正演模拟进行了深入研究，通过优化并行计算策略和通信机制，有效地解决了计算效率问题，对于推动我国高性能计算和地质勘探领域的技术进步具有重要意义。同时，此研究也为其他基于国产处理器的数据密集型应用提供了参考和指导。