GPU加速的二维地震波场模拟研究

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关健诃：有限差分；图形处理器；粘弹介质；波场传播；二维
Ｒｅｅｃ０ＧＰＵｃｌｒｔｄ２ＳｅｓｉａｅＭｏｌｉｓａｒｈｎＡｃｅｅａｅＤｉｍｃＷｖｄｅｌｎｇ
ＷＡＮＧａ・ａｇＹＵＡＮｕ－ａｇＺｈｎｇｎ，Ｃｈｎｆｎ
ａｄｆａｍｅｔｒｃｓｉｇａｅｕｅｏｖＤｃｅｓａｄｔｅｕｄｔｄｆａｓａｅｓｐｅｒｍｅｕｆｒｊｃ（ＢＯ）ｔｃｍｅｔｆｒｈｅｔｎｒｇｎｏｅｓｒｓｄｔｓｌｅＦｓｈｍｅｎｐａｅｒｍｅｒｗａｐｄｉＦａｂｆｅｔｐｎｏｈｎｅＯｂＦａｔｈｎｏｅｎｘａｓｔ
第３７卷第９期
ＶｌＩ７０３１
计
算
机
工
程
２１年５月０１
Ｍａ０１ｖ２１
Ｎｏ．９
ＣｏｐｕｅｍｔｒＥｎｇｎｅｉｇｉｅｒｎ
・
博士论文・
文章编号：１ｏ．２（ｎ０＿ｌ９＿３文献标识码：０＿３８０）一０－０Ｏ４２９０＿Ａ
ｅｃｌｎｏｔｔｐｒｏｍａｃ —ａｉａａｌｌｍ．ｅｇｏｈｓｃｌｘｅｌｔｓ— ｅｃｏ— ｅｆｒｎｅｒｔｐｒｌｉｏｅｓＴｈｅｐｙｉａｄｅｓｄｃｍｐｅｎｏｓｂｏｍｏｌｉｅｏｏｓｄｉｔｕｄｍａｎｏＭＬｂｏｂｎｏｄｔｎ．ｅｖｇｅｉｓｆｒＰａｓｒｉｇｃｎｉｉｓＴｈｅｘｏ
（ｔｅｙＬｂｒｔｒｆｏｌｓｕｃｓｎｎａｙＣｉａｉｅｓｙｏｎｎｎｅｈｏｏｙＢｅｉｇ１０８，ｈｎ）ＳａａｏａｏｙｏａＲｅｏｒｅｄＭｉｅＳ￣ｔ，ｈｎｖｒｉｆｔＫｅＣａＵｎｔＭｉｉｇａｄＴｃｎｌｇ，ｉｎ００３Ｃｉａｊ
［ｓｒｃ］ＴｅｔｇｅｅｒｎｔｄｆｒｎｅｍｅｈｄｉｉｅｆｉｔｏｉｃｖｄｌｎｗｏＤｍｅｓｏ（Ｄ）ｌｓｉｖｓｏｌｔｄａＡｂｔａｔｈａｇｒｄｇｉｆｉｉｅｅｃｔｏｆｉｅｒｅｓｅｓｄｉｅｆｓｎｃｎｆｓｍｉｗａｍｏｅｌｇｉＴ — ｉｎｉｎ２ｅａｔ／ｉｅａｉｍｅｉｉｎｃｃｓｃ
计算区域划分为内部区域和ＰＭＬ边界处理区域，整个计算过程由顶点编程和片段编程处理，采用ＦＯ技术实现差分迭代结果的纹理转换。Ｂ实验结果表明，与ＣＵ实现相比，ＧＰ方法提高了模拟效率，并且随着网格规模的增加，其效率不断提升，可以实现大规模的高效模拟。ＰＵ
ＤｏＩ１．６／ｉｎ１０ —４８２１．９０４：０３９ｊｓ．０３２．０１．０９．ｓ００
１概述
交错网格有限差分方法是目前研究二维弹性／弹性波粘
孥：ｃ＋＋妻
场模拟最主流方法之一。但是当模型精度高、网格规模很大时，有限差分方法要花费大量的计算时问，因此，研究复杂地质模型高精度波场模拟往往需要机群实现” 。这些方法采用显示差分格式，通过合理地计算区域划分和不同计算节点之间的信息通信大大提高了地震模拟的规模和效率。然而在普通Ｐ机上实现大规模和高精度地震模拟Ｃ
中图分类号：Ｐ９Ｔ３１
ＧＰ加速的二维地震波场模拟研究Ｕ
王占刚，苑春 ຫໍສະໝຸດ Baidu
（国矿业大学（中北京）炭资源与安全开采国家重点实验室，北京１０８）煤００３
摘
要：采用交错网格有限差分方法模拟二维地震弹性／弹性波场要花费大量的计算时问，为此利用ＧＰ并行处理特点和绘制管道，将粘Ｕ
ｓｍｕａｉｎｓｅＳｉａｉｎｐｏｒｍｕｎｎｎｍｏｅｎＰｐｏｉｓｓｇｉｃｎｔｓｅｕｖｒａＣＰＵｍｐｌｍｅｔｔｎ，ｉｈｍａｅｔｓｉｌｏｉｌｔｔｐ．ｍｕｌｔｏｒｇａｒｎｉｇｏｄｒＣｒｖｄｅｉｎｆａｐｅｄｐｏｅｏｉｉｅｎａｉｏｗｈｃｋｓｉｐｏｓｂｅｔｓｍｕａｅｒａｔｏｐｅｅｓｃｐｏａａｉｎｉｉｅｏｕｉｎｇｉｉｅｎｌｗ。ＯｔＣ．ｉｌｔｅｌｉｃｍｌｘｓｉｍｉｒｐｇｔｏｎｈｇｈｒｓｌｔｏｒｄｓｚｓｏｏＣＳｍｅＰ
Ｉｙｗｏｄ］ｆｉｉｅｅｃ；ｒｐｉｓｒｃｓｉｇＵｉＧＵ）ｖｓｏｌｓｃｄａｗａｅｒｐｇｔｎＴ — ｍｅｓｎ２ＫｅｒｓｉｔｄｆｒｎｅＧａｈｃｏｅｓｎｎｔＰ；ｉｅａｔｉ；ｖｏａａｉ；ｗｏＤｉｎｉ（Ｄ）ｎｅｆＰ（ｃｉｍｅｐｏｏ
ｏｉｇｅＰ．ｏｉｒｖｏｕａｉｎｓｅｄｐａＧｒｐｉｓＰｏｅｓｇＵｎｔＵ）ａｃｌｒｔｄｍｅｏｒｐｓｄｆｒｍｏｅＧＵｏｅｓａｎａｓｌＣＴｍｐｏｅｃｍｐｔｔｐｅｕ，ａｈｃｒｃｓｉｉＧＰｎｏｎ（ｃｅａｔｄｐｏｏｅｏｄｍＰｆｒｎｅｅｈ