병렬 연산 가속기와 여기 진폭 기법을 이용한 3차원 역시간 구조보정

Abstract

본 연구에서는 여기 진폭 기법과 병렬 컴퓨팅을 위한 고성능 가속기를 이용하여 3차원 음향파 시간 영역 역시간 구조보정 알고리즘을 개발하였다. 여기 진폭 기법은 매 시간마다 송신원 파동장과 수신기 파동장을 상호상관하는 기존의 방법과 다르게 최대 진폭값을 갖는 파동장과 이에 대응되는 시간만을 사용한다. 따라서 여기 진폭 기법을 적용하여 전체 송신원 파동장을 저장하기 위해 필요한 메모리를 줄일 수 있다. 여기진폭기법을 이용한 역시간 구조보정 알고리즘을 가속화하기 위해 Graphical processing units(GPUs)과 제온파이 프로세서를 활용하였다. 모든 여기 진폭 및 여기 시간 자료들이 GPU 메모리와 제온 파이 프로세서의 고대역폭 메모리에 저장될 수 있기 때문에, 자료 데이터 통신을 줄이고 역시간 구조보정 프로그램의 성능을 향상 시킬 수 있다. SEG/EAGE 3차원 속도 모델과 Overthrust 속도 모델을 통해 여기 진폭 기법을 이용한 역시간 구조 보정을 구현하여한 GPU 프로그램과 제온 파이 프로그램의 성능을 비교하여 GPU 프로그램의 계산 속도가 더 빠른 것을 알 수 있었다.

In this study, we developed a 3D acoustic time-domain reverse-time migration algorithm using the excitation amplitude method and high-performance accelerators for parallel computing. The excitation amplitude imaging condition avoids full crosscorrelation between the source and receiver wavefields and exploits the maximum amplitude wavefield and the corresponding time. By adopting the excitation amplitude method, we could save the memory required to store the full source wavefield. We run the reverse-time migration algorithm using the excitation ampitude method on graphical processing units (GPUs) and Xeon Phi processors to accelerate the algorithm. Since the excitation amplitude and the excitation time can be saved in the GPU memory and the high bandwidth memory of Xeon Phi processor, we can reduce data communication and enhance the performance of the reverse-time migration program. We demonstrated the proposed method using the SEG/EAGE 3D salt and the overthrust velocity models. We confirmed that efficiency of accelerated programs has been improved compare to CPU program. We also confirmed that performance of GPU program is faster than that of Xeon Phi program.