利用优化地球模型表示进行计算的系统和方法技术方案

提供了经由具有访问地球模型数据集的第一处理器的计算系统利用地球模型表示进行计算的方法和相应系统。该方法包括在第一处理器处压缩地球模型数据集以生成查找表和一组数据索引（即，被统称为“压缩地球模型表示”），其中，该查找表包括量化数据值。然后，通过将查找表存储在第一级（“快速”）存储器中，以及将索引存储在第二级（“较慢”、较大存储容量）存储器中，能够访问查找表和索引，以在第一处理器处有选择地解压压缩地球模型表示，使得第一处理器能够有效地进行所述计算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及地球模型数据的处理，尤其涉及利用地球模型表示来提高计算效率的系统和方法。
技术介绍
诸如正演模拟和偏移的地震处理运算需要存储诸如速度、密度、各向异性参数等的地球模型参数。对于复杂模拟问题，地球模型参数的最佳存储需要大量的数据存储容量。复杂地球模拟问题的已知方法使用诸如小波或JPEG压缩的标准压缩方法。然而，传统压缩方法主要是为了使所需数据存储的量最小而开发的，而不是为了使地球模拟的精度和计算效率最高或使解压的成本最低。这样，需要在计算中使用地球模型数据集的最佳压缩和解压。通过最佳地解压和有选择地解压数据，能够在提高计算效率的同时降低数据存储要求和成本。
技术实现思路
本专利技术公开了一种由访问原始地球模型数据集的第一计算机处理器利用地球模型表示进行计算的方法。举例来说，原始地球模型数据集可包括未压缩或先前压缩的地球模型数据。第一处理器可操作与至少两个存储器通信，即，第一级存储器和第二级存储器，其中，第二级存储器比第一级存储器慢但具有更大的存储容量。依照本专利技术的一个实施例，该方法包括通过使用第一处理器来压缩地球模型数据集以生成查找表和多个数据索引(即，查找表和索引被统称为“压缩地球模型表示”)的步骤，其中，所述查找表包括量化数据值。所述查找表被存储在第一级存储器中，以及所述索引被存储在第二级存储器中。然后，该方法包括从第一级存储器中访问所述查找表和从第二级存储器中访问所述索引，以在第一处理器处有选择地解压所述压缩地球模型表示和使得第一处理器能够经由利用解压后的地球模型表示进行计算的步骤。本专利技术的方法允许原始地球模型数据集的单次压缩，使得它可被存储在计算机处理器的本地存储器中，并在需要时使用查找表被重复地有选择地解压。通过访问查找表和索引以及处理器处的解压，解压后的地球模型数据只驻留在进行计算的处理器上，因此决不会从外部存储器读取。这样，与传统上从/到外部存储设备存储和访问地球模型数据或跨越相互通信的多个计算节点或处理器来分解和分配地球模拟问题相比，大大增加了能够驻留在处理设备的本地存储器中的地球模型的尺寸、提高了能够访问地球模型数据的速率、以及提高了计算性能。依照本专利技术，在计算期间可以访问地球模型数据的某个所选子集而不解压整个数据集。有利的是，本专利技术可被用于提高需要使用地震模型数据的计算的速度和降低计算的成本，所述计算包括但不限于地震成像、正演模拟、地震偏移、波形反演和道内插。由于解压只需要使用第一级(快速)存储器来执行单次查找，所以该方法最适合能够在处理器处重复地和有效地进行的解 压。倘若结果是查找表和多个索引值，则压缩被执行一次并且可以是任意复杂的。地球模型数据集的压缩可以包括用于优化要在计算中使用的重要或优选地球模型数据值的表示的非均匀量化。根据采用的地球模型的类型，非均匀量化技术可以包括立方、自适应或引导自适应技术中的一种或其组合。查找表的地球模型数据值可以代表所选地球模型参数，并包括导出值、标量值和矢量值中的一种或多种。地球模型数据集的压缩还可以包括用于随机化查找表的量化数据值的抖动步骤。该抖动可被执行以提高可能与实际正被压缩的地球模型数据值不同的地下介质的大规模属性的精度。例如，在地球模型速度数据的压缩中，可以使用抖动来更好地保留通过地下介质的慢度的分布，或更好地保留各向异性参数之间的关系。可选地，以及依照本专利技术的另一个实施例，提供具有第一级存储器和第二级存储器的第二“加速”处理器，第二级存储器比第一级存储器大而慢。有利的是，所述查找表被取而代之地存储在第二处理器的第一级存储器中，所述索引被取而代之地存储在第二处理器的第二级存储器中。然后，分别从第二处理器的第一级存储器和第二级存储器中访问查找表和索引，以便取代第一处理器而在第二处理器处有选择地解压压缩地球模型表示。这使第二处理器能够利用地球模型表示来提供更有效计算。依照本专利技术的另一个实施例，一种利用地球模型表示进行计算的系统包括第一级存储器、比第一级存储器慢但具有更大存储容量的第二级存储器、和访问地球模型数据集的第一处理器，其中，第一处理器可操作与第一级存储器和第二级存储器通信。所述系统进一步包括可被第一处理器访问并包括计算机可读代码的计算机可读介质，以便:(1)在第一处理器处压缩地球模型数据集以生成压缩地球模型表示，其中，所述压缩地球模型表示包括多个数据索引和具有量化数据值的查找表；(2)将查找表存储在第一级存储器中；(3)将索引存储在第二级存储器中；以及(4)从第一级存储器访问查找表和从第二级存储器访问索引，以在第一处理器处有选择地解压所述压缩地球模型表示，以便第一处理器能够利用解压后的地球模型表示进行计算。 第一处理器可以是中央处理单元(CPU)，第一级存储器可以是诸如一级(LI)高速缓冲存储器的高速缓冲存储器，以及第二级存储器可以是随机访问存储器(RAM)。在另一个实施例中，所述系统进一步包括与第一处理器通信的第二处理器，第二处理器具有第一级存储器和第二级存储器，第二处理器的第二级存储器比第一处理器的第一级存储器慢但具有更大存储容量。第一和第二处理器之一或两者可访问计算机可读介质，该计算机可读介质进一步包括计算机可读代码，以便:(I)取代第一处理器的第一级存储器，将查找表存储在第二处理器的第一级存储器中；(2)取代第一处理器的第二级存储器，将索引存储在第二处理器的第二级存储器中；以及(3)分别从第二处理器的第一级和第二级存储器访问查找表和索引，以取代第一处理器在第二处理器处有选择地解压所述压缩地球模型表示，以便取代第一处理器能够由第二处理器来进行所述计算。第二处理器可以是图形处理单元(GPU)，第一级存储器可以包括共享存储器，以及第二级存储器可以包括全局存储器。或者，第二处理器可以是现场可编程门阵列(FPGA)，第一级存储器可以包括块RAM (BRAM)，以及第二级存储器可以包括动态RAM (DRAM)存储器。依照本专利技术的又一个实施例，一种制品包括具有计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读代码用于执行利用地球模型表示进行计算的方法。该方法包含:(1)在第一处理器处压缩地球模型数据集以生成压缩地球模型表示，其中，压缩地球模型表示包括多个数据索引和具有量化数据值的查找表；(2)将查找表存储在第一级存储器中；(3)将索引存储在第二级存储器中；以及(4)从第一级存储器访问查找表和从第二级存储器访问索弓丨，以在第一处理器处有选择地解压所述压缩地球模型表示，以便第一处理器能够进行计笪ο可选地，该制品还可以包括计算机可读代码，用于:(I)取代第一处理器的第一级存储器，将查找表存储在第二处理器的第一级存储器中；(2)取代第一处理器的第二级存储器，将索引存储在第二处理器的第二级存储器中；以及(3)分别从第二处理器的第一级和第二级存储器访问查找表和索引，以取代第一处理器，在第二处理器处有选择地解压所述压缩地球模型表示，以便取代第一处理器，能够由第二处理器进行计算。附图说明本专利技术的详细描述将参照如例示在附图中的本专利技术特定实施例作出。附图只描绘了本专利技术的典型实施例，因此不应该认为限制其范围。图1例示了依照本专利技术的实施例，被配置成通过利用地球模型表示来提高计算的效率的系统；图2是依照本专利技术的实施例，利用地球模型表示进行计算的方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·埃伽斯，O·佩尔，T·尼姆西，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：
国别省市：