——从新审视高性能计算在石油行业中的应用
“在石油行业,不用担心处理器性能过剩,我们永远需要更高性能的计算机。”石油行业用户如是说。据中国石油东方地球物理公司副总工程师赖能和介绍,预测未来3年,地震数据处理CPU核数至少需要增加1.5倍,其中东方地球物理的CPU总核数,2010年将达到40000个,运算能力将达380万亿次/秒,而磁盘容量将达到5PT;2012年将达到5000个,运算能力达500万亿次/秒,磁盘容量8PT。
复杂地震成像大肆吞噬性能
我们知道,目前石油勘探普遍借助地震波法,也就是用炸药在地面激起人工地震波,其地震波传入地下深处,碰到不同形态岩层时会形成不同反射波,这些反射波经地面检波器收集、转换为数据,经过数据处理,可清晰摸拟出勘测区域的地下地质构造,为石油勘探提供科学依据。
石油勘探数据处理可分为地震资料处理(seismic processing)和油藏模拟(reservoir simulation)。其中,地震资料处理属于典型的浮点计算密集型应用,对浮点计算能力、内存带宽等具有较高的要求。目前国内自主开发的这一类软件主要是采用PSTM(叠前时间偏移)和PSDM(叠前深度偏移)算法,如中国石油东方地球物理公司(BGP)的GeoEast、中国石化南京石油物探研究所开发的iCluster等。在计算精度和复杂度上,国外主要厂商WesternGeco等已开始将RTM(逆时偏移)等消耗处理器资源更多、精度更高的偏移算法投入生产。国内的中国石油东方地球物理公司等企业也开始尝试Paradigm公司的CRAM(共反射角偏移)模块。
不同的算法、构造以及密度空间,所需要计算量迥然不同,以高密度空间采集处理为例,同样面积的工区,其所需要处理的数据量猛增2~4倍;海洋资料处理较之陆上,其数据量也要增加6~8倍;采用多波多分量地震勘探,数据量增加3倍等。为了满足复杂地震成像处理的需要,石油行业普遍采用服务器集群的高性能计算方法。
根据最新发布的国际高性能计算Top500排名看,采用集群结构的高性能计算机的比例达到了82%。在应用领域的划分上,包括石油勘探在内的工业用户的高性能计算机比例达到了62.8%,其中几乎100%采用了集群结构。据记者了解,石油勘探所采用的高性能计算机,几乎全部采用双路服务器集群方式,而这是由石油勘探数据处理的性质决定,它所需要计算出来的数据,基本上按区域划分,数据本身具有并行性,适于双路服务器的瘦集群方式。
在最新公布的Top500排名中,三个月前刚刚发布的英特尔至强5500系列处理器受到了追捧,占据了TOP500榜单的重要位置,而在Top500排行中,有399套采用了英特尔技术。
战斗机、运输机和滑翔机