地震灾情和地震动力学模拟系统

中国地震局地质研究所地震灾情和地震动力学模拟系统承担着海量地震数据处理、地震动力学模拟等方面的计算任务。从系统的建设目标、系统架构、软件环境、运维和业务应用等方面进行介绍,总结了该系统在运维中遇到的问题和解决措施,提出了优化并行程序在集群系统运行性能的办法,并对下一步我所高性能计算集群系统的发展和改进方向进行分析。     

面向地震资料处理的集群系统设计与实现

针对能源应用领域的地震资料处理对高性能并行计算的需求,介绍了一种集群系统的设计与实现方案。寸集群系统中易产生性能瓶颈的网络通信子系统、存储子系统、全局共享文件系统这些关键子系统提出了详细的设计方法与实现技术。同时对集群系统管理、地震资料处理的并行计算应用部署给出了具体的实现方法。最后分别使用LINPACK基准测试与地震资料处理并行计算应用实测结果,验证该集群系统芷高性能并行计算方面的优越性。     

地震资料处理集群系统的设计与应用

随着地震勘探采集技术精度和密度的不断提高,地震资料处理计算量和数据量迅速增加,对硬件资源的要求越来越高.如何将计算、存储、网络资源有效整合在一起,构建一套面向地震资料处理的集群系统成为难题.本文提出了一套地震资料处理集群的设计方案,重点介绍了服务器、存储、网络设备的选型以及集群管理系统,最后从性能和应用两方面对集群系统做了详细的测试.     

地震并行处理模式与应用框架

文中研究石油地震数据处理的并行计算设计模式（流水、扇出／扇入、主从和混合）和应用框架,框架和模式的目的都是复用成功的软件设计自力更生,框架可以看作一类设计模式的具体实现。针对地震数据处理模式设计和实现了GRISYS地震数据处理应用框架。利用这个框架,以往大量的串行地震处理模块,不需要任何改动,可以在工作站集群计算机或大规模并行计算机上实现并行计算,在曙光2000－Ⅱ并行计算机上试验,获得了非常高的并行处理加速比。     

地震数据综合管理系统设计与开发

详细介绍了利用地震数据综合管理系统提高地震资料信息管理和应用水平,该系统把基础数据、原始归档数据以及各种知识型数据与各种数据管理、数据处理、资料解释等专业应用软件集成到一起,实现了数据和应用之间有机的融合。     

基于Rocks的高性能集群平台搭建与应用

高性能计算是实现大规模并行计算的有效途径,本文论述了如何构建一个高性能集群,介绍了集群安装工具--Rocks,分析Rocks安装机制、特点以及Rocks如何管理集群,利用Rocks搭建了一个基于Linux的高性能集群平台,并在该平台上实现了量子化学软件Gaussian的应用,进一步测试了Rocks系统的性能。     

江汉三维交互地震资料处理系统

江汉交互三维地震处理系统是建立在二维PROMAX地震数据处理系统平台上,独立开发的交互式三维地震数据处理系统,该系统充分利用二维PROMAX系统提供的窗口技术、图形用户接口技术和图形编程接口技术等,开发出交互式三维地震勘探施工设计及质量控制、现场预处理、现场基本处理、现场精细处理以及室内最终处理的三维交互处理系统。 本文介绍了江汉三维地震处理系统的各应用软件概况,数据处理模块以及其交互处理系统性能分析,论文最后给出了效果分析。     

基于MPI＋OpenMP混合模型的并行地震数据处理支撑库的研究

计算机集群技术已经引起了石油地球物理界的广泛关注，如何将现有地震数据处理模块快速、高效地移植到集群上已成为地震数据处理需要解决的重大课题。本文将现有的基于消息传递（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集群的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。本文利用支撑库提供的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。     

基于Linux的PC集群在地震资料处理中的应用与实现

Linux操作系统是高性能计算的理想平台,基于 Linux的 PC-Beowulf集群在性能价格可靠比和可靠性、移植性、伸缩性方面有相当大的优势,将其作为地震资料处理的软硬件平台,构筑先进的系统环境,可以获得良好的实用价值和经济价值。本文在对传统地震处理系统的软硬环境分析基础上,给出了2个用于地震处理的Linux PC集群系统结构和主要配置,最后给出了实际处理模块在其上的运行效率。     

基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡设计

针对地震勘探大数据量的采集要求,设计了一种基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡。接口卡采用双CPCI总线结构,使用高性能的FPGA和DDR2 SDRAM进行数据处理和存储,实现地震数据的高速采集、预处理及CPCI总线传输等功能。重点介绍了双CPCI总线结构、存储器接口以及高速通信接口的设计和实现方案。海上生产应用结果表明,板卡满足海上地震勘探对接口卡的采集、处理和存储要求。     

A robust framework for real-time distributed processing of satellite data

It is estimated that future satellite instruments such as the Advanced Baseline Imager (ABI) and the Hyperspectral Environmental Suite (HES) on the GOES-R series of satellites will provide raw data volume of about 1.5 Terabyte per day. Due to the high data rate, satellite ground data processing will require considerable computing power to process data in real-time. Cluster technologies employing a multi-processor system present the only current economically viable option. To sustain high levels of system reliability and operability in a cluster-oriented operational environment, a fault-tolerant data processing framework is proposed to provide a platform for encapsulating science algorithms for satellite data processing. The science algorithms together with the framework are hosted on a Linux cluster.In this paper we present an architectural model and a system prototype for providing performance, reliability, and scalability of candidate hardware and software for a satellite data processing system. Furthermore, benchmarking results are presented for a selected number of science algorithms for the Geosynchronous Imaging Fourier Transform Spectrometer (GIFTS) instrument showing that considerable performance can be gained without sacrificing the reliability and high availability constraints imposed on the operational cluster system.     

“天河一号”大规模并行应用程序测试

目前安装在国家超级计算天津中心的"天河一号"是我国首台千万亿次超级计算机,在2010年11月世界超级计算机Top500排名中,位列世界第一。"天河一号"采用了CPU与GPU相结合的异构融合计算体系结构,自主设计实现了高速互连通信系统,在多个高性能计算应用领域具有应用适应性强、系统运行稳定可靠、性能可扩展性好等特点,为科学研究和应用提供了重要的高性能计算平台。采用石油地震数据处理、飞行器流场模拟、生物分子动力学模拟、磁约束聚变数值模拟、湍流数值模拟、晶体硅分子动力学模拟、全球大气浅水波全隐式数值模拟、地球外核热流动数值模拟等应用的典型算例对"天河一号"进行了大规模并行程序测试,结果表明,"天河一号"在上述应用领域具有良好的可扩展性和并行效率。     

可视化并行编程环境P-GRADE浅析

从科学及工程应用的计算模拟，到商业应用的数据挖掘及事务处理等许多领域，并行计算已产生了巨大的影响。但当前并行软件滞后于并行算法和高性能计算机本身的发展，这对并行计算的推广和普及产生一定的影响。本文介绍一种方便易用的可视化并行程序集成开发环境P-GRADE，并详细分析了P-GRADE中的并行程序设计部分的支撑工具GRAPNEL语言和图形编辑器GRED。     

基于天地图的山西地震应急基础数据库建设

概述了地震应急基础数据库和天地图平台,提出通过数据处理,建立以天地图平台为基础的地震应急基础数据库,为地震应急评估决策系统提供数据支撑。同时解决要素数据的涉密限制问题,提高信息交流和面向社会公众的服务能力,扩展地震应急信息服务范围。     

面向地震网络计算的网格工作流管理系统

针对国家地震网络计算应用系统的需求,将工作流技术引入地震网络计算,实现了国家地震网格工作流管理系统.该系统能够将地震领域的部分专业应用定义为一个工作流来为用户提供服务,对系统中的基本服务进行调度,通过网格中间件进行执行,并对任务进行监视和管理.论述了该系统的框架及相关技术,通过对现有的地震行业典型应用的流程分析,构造出一个工作流实例,简化了类似应用服务的开发过程.     

基于Spark框架的乘潮水位计算与可视化平台

乘潮水位计算是海洋环境信息处理的重要组成部分,具有计算量大、计算复杂度高、计算时间长等特性。采用传统集群计算模式实现乘潮水位计算业务,存在计算成本高、计算伸缩性和交互性差的问题。针对以上问题,提出一种基于Spark框架的乘潮水位计算和可视化平台。结合对Spark任务调度算法的研究,设计和实现了一种基于节点计算能力的任务调度算法,实现了长时间序列的多任务乘潮水位数据的检索、获取、数值计算、特征可视化的并行处理,达到了海量海洋环境数据计算和可视化处理的目的。实验结果表明,提出的基于Spark的乘潮水位计算和可视化平台可以有效地提高海量乘潮水位数据的分布式并行处理的效率,为更加快速和高效的乘潮水位计算提供了一种新的方法。     

云计算仿真平台的构建与改进

由于应用服务受到复杂的组件、配置和部署条件等多维因素的影响,在实际的云计算数据中心配置不同参数进行测试分析是不现实的.因此使用模拟工具合理有效的进行资源和任务的调度分配策略仿真实验就尤为重要.基于此,本文介绍了三种主流云计算仿真平台,分别是:CloudSim、CloudAnalyst、CloudReports,对其各自的特点进行了分析比较,通过常用的任务调度策略分别对三种仿真平台进行了仿真实验,对其性能进行评估分析,并针对其存在的缺陷进行了改进和优化.     

适宜普适无线网的地震实时数据压缩重传算法

分析使用普适无线网构建地震实时数据远程传输共享应用平台的不足,现有的 STEIM1 和 STEIM2 压缩算法无法满足波动增大和频率增高的原始数据压缩.针对现有压缩算法的不足,提出了新的三向数据分布区间压缩和重传算法,减少普适无线网的链路负载和增加应用层控制,降低延时抖动,大幅提升平台运行率,使其达到了实用化效果.