并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望

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1、第２５卷第２期２０１０年４月（页码：６４２～６４９）地球物理学进展ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＮＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ*ｏｌ．２５，Ｎｏ．２Ａｐｒｉｌ２０１０黄易，师学明，范建柯，等．并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望．地球物理学进展，２０１０，２５（２）：６４２～６４９，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０２．０３８ＨｕａｎｇＹ，ＳｈｉＸＭ，ＦａｎＪＫ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｇｅｏ

2、ｐｈｙｓｉｃｓ．犘狉狅犵狉犲狊狊犻狀犌犲狅狆犺狔狊．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１０，２５（２）：６４２～６４９，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０２．０３８．并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望黄易１，师学明１，范建柯１，胡文宝２（１．中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉４３００７４；２．长江大学地球物理与石油资源学院，荆州４３４０２３）摘要本文详细阐述了并行计算技术及其在地球物理勘探数据处理中的发展现状和发展趋势，分析了几个代表性的并行算法实例．这些结果表明，在

3、拥有强大的并行机的基础上，基于并行计算开发环境（ＭＰＩ和ＰＶＭ等）设计高效的并行算法，通过分配合理的并行粒度、通信开销、负载平衡等执行高效的并行计算，可以有效加快处理速度、降低成本．目前，并行算法在地震数据处理中应用已较为成熟，近年来向更实用的基于ＰＣ机群的并行技术发展．然而，在非地震方法中，并行算法应用较少见文献报道，研究尚处于初级研究阶段．在大地电磁的二维和三维正、反演问题上，并行计算技术逐渐得到越来越多关注和重视．随着资源和能源需求的增长，地球物理勘探向深度和广度快速发展，大幅增长的数据量使得高性能并行计算机和

4、高效的并行算法在勘探地球物理学中的发展和应用将占据愈来愈重要的地位．关键词并行计算，机群，ＭＰＩ，ＰＶＭ，地球物理勘探，数据处理ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０２．０３８中图分类号Ｐ６３１文献标识码Ａ犚犲狏犻犲狑狅狀狆犪狉犪犾犾犲犾犮狅犿狆狌狋犻狀犵犪狀犱犻狋狊犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犻狀犲狓狆犾狅狉犪狋犻狅狀犵犲狅狆犺狔狊犻犮狊ＨＵＡＮＧＹｉ１，ＳＨＩＸｕｅｍｉｎｇ１，ＦＡＮＪｉａｎＫｅ１，ＨＵＷｅｎＢａｏ２（１犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犌犲狅狆犺狔狊犻犮狊犪狀犱犌犲狅犿犪狋

5、犻犮狊，犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲，犠狌犺犪狀４３００７４，犆犺犻狀犪）（２犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犌犲狅狆犺狔狊犻犮狊犪狀犱犘犲狋狉狅犾犚犲狊狅狌狉犮犲狊，犢犪狀犵狋狕犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犑犻狀犵狕犺狅狌４３４１２３，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｗｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｉｎｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｏｍｅｒｅｐｒｅｓｅ

6、ｎｔａｔｉｖｅｐａｒａｌｌｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｘａｍｐｌｅｓｉｎｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ．Ｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｂａｓｅｄｏｎｐｏｗｅｒｆｕｌｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｄｅｓｉｇｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐａｒａｌｌｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＭＰＩ，ＰＶＷ，ｅｔｃ）ｂｙａｌｌｏｔｔｉｎｇｒａｔｉｏｎａｌｐａｒａｌｌｅｌｇｒ

7、ａｎｕｌａｒｉｔｙ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃｏｓｔ，ａｎｄｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐａｒａｌｌｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｑｕｉｔｅｍａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｈｅａｄｔｏｗａｒｄｔｈｅｍｏｒｅｐｒａｃｔｉｃａｌｐａｒａｌｌｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｔｈｅＰＣｃｌｕｓｔｅｒｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｂｕｔｉｎｔｈｅｎｏｎｓｅｉｓｍｉｃａｓｐｅｃｔｓｔｈｅｒｅａｒｅｆｅｗｒｅｐｏｒｔｓｏｎｔｈｅｐａｒ

8、ａｌｌｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｓｔｉｌｌａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅ．Ｆｏｒｔｈｅ２Ｄａｎｄ３ＤＭＴｉｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｇｅｔｔｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｍａｎｄｇｒｏｗｔｈｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅ