熊 敏，王勇献

(国防科学技术大学计算机学院，湖南 长沙 410073)

面向CPU+MIC混合异构平台的地震波叠前时间偏移算法并行与优化策略*

熊 敏，王勇献

(国防科学技术大学计算机学院，湖南 长沙 410073)

地震波的叠前时间偏移算法是构造复杂岩层成像最有效的方法之一。地震勘探进入海量数据时代，且叠前偏移算法是数据处理中最费时的环节，对叠前偏移算法做并行计算优化有着重要的研究意义。近年来，高性能并行计算开始进入异构、众核时代，以Intel新一代至强融核MIC(Xeon Phi)为例，新型众核处理器具有成本低、性能高等特点。从最经典的Kirchhoff叠前时间偏移 (PKTM) 算法出发，基于CPU+MIC异构平台，采用offload编程模式实现对PKTM算法的并行移植与性能优化，对于6 000万规模(8 000×8 000)的应用问题，总的并行模拟时间从357.52 s减少到1.66 s，性能提升了214.37倍。

协同并行；Intel至强融核；异构并行；Kirchhoff叠前时间偏移；性能优化

1 引言

对地底岩层构造进行成像是石油、天然气勘探开发，以及地震勘探等领域的重要环节。地震波的叠前时间偏移算法是构造复杂岩层成像最有效的方法之一。Kirchhoff叠前时间偏移PKTM(Prestack Kirchhoff Time Migration)算法具有成像效率高、对速度模型要求低的优点，能适应纵横向速度变化较大的情况，同时还适用于大倾角的偏移成像，因此在构造复杂的地区，其优势更为突出。该算法自20世纪90年代起，逐渐成为地震勘探数据处理的常用成像手段[1]。图1显示的是PKTM算法的反演过程，图1a是地下模型空间，图1b数据空间，图1c是反演获得的模型空间，对于如汉字这样复杂的形状，PKTM算法仍然具有很高的还原度。……