CUDA加速Kirchhoff叠前时间偏移算法的设计与实现

"本文详细介绍了基于CUDA的Kirchhoff叠前时间偏移算法的设计与实现，以及在地震数据处理中的应用。CUDA是一种由NVIDIA公司推出的编程模型，用于利用图形处理器（GPU）的并行计算能力，以提高计算效率。Kirchhoff叠前时间偏移是地震数据处理的关键步骤，通常需要大量计算资源。传统的CPU算法在处理大规模数据时速度较慢，而CUDA平台的多处理器流水线特性为优化这一算法提供了可能。 文章指出，研究团队设计了三个子算法：基于CUDA的Kirchhoff叠前时间偏移算法、基于CUDA的纵波波动方程算法以及GPU与CPU间的通信算法。这些算法在NVIDIA GeForce 8800 GT GPU上实现了编译和运行。通过与Intel Core2 Duo 2.0 GHz CPU的地震偏移处理进行比较，实验结果显示基于CUDA的算法能够获得比传统CPU算法高达6倍的加速比，显著提升了计算速度。 Kirchhoff叠前时间偏移算法的CUDA实现主要是利用GPU的并行计算能力，将原本串行的计算任务转化为并行任务，使得多个处理单元可以同时处理不同部分的数据，大大提高了计算效率。纵波波动方程算法的CUDA化则是为了更好地模拟地震波在地壳中的传播，进一步优化整个处理流程。 GPU与CPU间的通信算法是确保数据高效传输的关键。由于GPU和CPU在内存结构和访问方式上的差异，设计高效的通信策略可以减少数据交换的时间开销，提高整体性能。在实际应用中，这种优化对于实时或近实时的地震数据分析至关重要。 该研究工作得到了国家自然科学基金重大资助项目和国际合作资助项目的资金支持，由李肯立、彭俊杰和周仕勇等人完成。他们分别来自湖南大学计算机与通信学院和北京大学地球与空间科学学院，研究领域涵盖并行处理、地震数据处理和地震学等多个方面。 基于CUDA的Kirchhoff叠前时间偏移算法不仅提升了地震数据处理的速度，也为地质勘探和地震灾害预防提供了更强大的工具，展示了GPU在高性能计算领域的潜力。这一成果对于推动地震数据处理技术的发展具有重要意义。"