地震数据处理中的并行计算技术研究

地震数据处理中的并行计算技术研究

论文摘要

地震数据处理一直是高性能计算的主要领域之一,本文以海量地震数据处理为研究对象,其主要工作和创新点包括三方面的内容:设计并实现了网络化的并行地震数据处理支撑框架;为框架设计了一个基于netCDF数据格式的并行I/O子系统,并对其关键算法进行了深入研究;将MPI+OpenMP模型引入到现有的并行地震数据处理中,实现了一个可以支持多种并行地震数据处理模型的支撑库。首先,设计并实现了网络化的并行地震数据处理框架,框架为实验人员提供一个集成的实验环境,内容包括地震数据处理和数据显示分析。框架提供的流程构建器允许用户在客户端利用服务器上模块库中的模块来构建处理流程、提供交互式的模块参数设置界面,具有新建工程、模板保存等强大的编辑功能。平台同时为地震数据处理模块开发者提供一个集成的开发平台,利用该平台定义的具有较好容错能力的API接口,开发者不需要了解与平台相关的分布式计算相关知识,专注模块处理算法的开发。实践证明,借助框架可使油气勘探研究人员开发并行数据处理和显示模块的效率大幅度提高。其次,在深入分析原有并行文件系统和netCDF地震数据格式特点的基础上,为并行地震数据处理系统设计了一个基于netCDF的高效、高可靠的专用并行文件系统,重点研究了文件系统的文件分片算法,数据备份/恢复技术,并在Linux集群上实现该系统原型。实验表明,文件系统可以使地震数据处理最常见的简单并行达到很高的并行效率,且文件越大这种优势越明显。最后,将基于消息传递(MPI)的并行地震处理模型与共享存储(OpenMP)模型相结合,实现了一个适合于SMP集群并行地震数据支撑库,将涉及到消息传递的并行地震数据操作以直观的API的形式提供给开发人员,利用支撑库提供的API开发了一些测试模块,实验证明:支撑库可支持现有地震数据处理和显示模块的多种并行计算模型,并且能够获得较高的并行加速比和计算效率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题来源
  • 1.2 研究背景
  • 1.3 本文主要工作
  • 1.4 本文的结构
  • 第2章 并行I/O及数据处理技术概述
  • 2.1 并行I/O技术
  • 2.1.1 提高I/O带宽解决方案
  • 2.1.2 聚合 I/O技术
  • 2.2 并行文件系统
  • 2.2.1 概述
  • 2.2.2 并行文件系统(PVFS)介绍
  • 2.3 并行地震数据处理技术
  • 2.4 并行算法的设计
  • 2.4.1 设计原则
  • 2.4.2 性能评价
  • 2.5 小结
  • 第3章 网络化并行地震数据处理框架
  • 3.1 相关研究
  • 3.1.1 中间件技术介绍
  • 3.1.2 并行地震处理系统
  • 3.2 框架的设计思想和结构
  • 3.3 网络并行协作应用模式
  • 3.4 模块开发
  • 3.5 图形用户界面
  • 3.6 小结
  • 第4章 基于netCDF的并行I/O子系统
  • 4.1 研究意义
  • 4.1.1 研究背景
  • 4.1.2 并行文件系统(PVFS)性能分析
  • 4.2 系统的体系结构
  • 4.2.1 文件格式分析
  • 4.2.2 系统的设计思想
  • 4.3 文件系统的关键算法
  • 4.3.1 算法的介绍
  • 4.3.2 算法的性能分析和实现
  • 4.4 应用实例
  • 4.5 实验
  • 4.6 小结
  • 第5章 基于MPI+openMP模型的地震数据处理
  • 5.1 SMP集群的体系结构
  • 5.2 MPI和OpenMP
  • 5.2.1 MPI相关概念
  • 5.2.2 OpenMP相关概念
  • 5.2.3 混合编程模型
  • 5.3 并行地震数据处理支撑库
  • 5.4 基于MPI的并行模型
  • 5.5 MPI+OpenMP混合模型
  • 5.6 实验
  • 5.7 小结
  • 总结和展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 A 攻读硕士期间发表的论文
  • 附录 B(攻读硕士期间参与的项目列表)
  • 相关论文文献

    • [1].并行计算技术与数据挖掘[J]. 计算机与网络 2009(08)
    • [2].基于多核并行计算技术的混合交通微观仿真[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2012(12)
    • [3].多核并行计算技术在景象匹配仿真中的应用[J]. 系统工程与电子技术 2010(02)
    • [4].并行计算技术综述[J]. 信息技术 2012(10)
    • [5].一种基于并行计算技术提高测井数据处理速度的方法[J]. 石油天然气学报 2012(07)
    • [6].大空间检测设备应用网络化分布式并行计算技术[J]. 建设科技 2009(01)
    • [7].基于并行计算技术的物流配货数据智能匹配的研究[J]. 信息与电脑(理论版) 2018(23)
    • [8].GPU并行计算技术分析与应用[J]. 信息技术 2009(11)
    • [9].并行计算技术在结构显式动力分析中的应用[J]. 土木建筑工程信息技术 2015(06)
    • [10].CPU+GPU并行计算技术在复杂结构非线性分析中的应用[J]. 建筑结构 2015(23)
    • [11].CUDA并行计算技术在情报信息研判中的应用[J]. 信息网络安全 2012(02)
    • [12].分布式并行计算技术在遥感数据处理中的应用[J]. 电子技术与软件工程 2016(24)
    • [13].DWSM动态并行计算技术[J]. 水利水电科技进展 2015(03)
    • [14].分导式多弹头导弹弹道并行计算技术研究[J]. 弹箭与制导学报 2013(04)
    • [15].动态描述逻辑推理的并行计算技术[J]. 计算机研究与发展 2011(12)
    • [16].基于并行云计算模式的建筑结构设计[J]. 电子技术应用 2011(10)
    • [17].基于多核的并行混合交通微观仿真系统[J]. 华南理工大学学报(自然科学版) 2012(02)
    • [18].并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望[J]. 地球物理学进展 2010(02)
    • [19].基于MapReduce的CME参数识别模型并行计算技术[J]. 空间科学学报 2020(02)
    • [20].企业应用云存储技术探索[J]. 信息与电脑 2012(11)
    • [21].CPU+GPU异构并行计算技术研究[J]. 信息系统工程 2018(05)
    • [22].基于GPU的高性能并行计算技术[J]. 计算机测量与控制 2014(12)
    • [23].基于云计算环境下的网络安全技术实现[J]. 计算机光盘软件与应用 2014(23)
    • [24].海洋1.5层约化重力准地转模式的并行化[J]. 科研信息化技术与应用 2011(06)
    • [25].超级云计算典型案例[J]. 高科技与产业化 2013(09)
    • [26].并行硬件简介[J]. 中国新通信 2016(16)
    • [27].基于非独占式并行计算技术的ChIP-on-chip芯片分析平台[J]. 计算机应用与软件 2009(08)
    • [28].IDL并行计算技术在SAR风场反演中应用[J]. 计算机工程与应用 2014(18)
    • [29].并行计算在车间调度问题中的应用[J]. 物流技术 2013(05)
    • [30].一种安全可靠大数据存储平台的设计[J]. 信息安全研究 2018(01)

    标签:;  ;  ;  

    地震数据处理中的并行计算技术研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢