本文主要研究二维声波方程高阶有限差分数值模拟以及叠前、叠后逆时偏移的具体实现方法,并针对逆时偏移中存在的问题引入了GPU高性能计算的内容来解决海量计算量的问题。　　 地震偏移成像是地震资料处理的核心也是非常费时的一个环节,因此本文考虑采用GPU(图形处理器)与CPU(中央处理器)结合成异构计算机软件平台,来加速地震资料的偏移成像。　　 文中对偏移算子的研究之外,还引进了GPU超算技术,GPU计算与CPU计算有明显不同,GPU缓存非常小,因此在计算过程中应当达成以下几个目标:尽量减少GPU缓存的使用量、避免使用判断语句、尽量对不同的变量进行分类存储,充分利用共享内存,尽量减少全局内存的访问次数等。　　 根据目前的进展,叠前逆时偏移的GPU运算速度达到CPU计算速度的18倍左右,并总结出偏移算法在GPU计算平台下具有良好的扩展性和线性加速性能。并在逆时偏移的计算中,经过多种方法的对比,总结出采用随机边界的逆时偏移最适用于GPU计算,用随机边界解决波场的存储问题,其核心思想是以计算换存储,可以避免逆时偏移中存储大量波场的弊端。并经过详细测试得到单个GPU相对于单核CPU大约40倍的加速效果。