混洗交换网络英文解释翻译、混洗交换网络的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 shuffle-exchange network

分词翻译：

混洗的英语翻译：

【计】 shuffle

交换网络的英语翻译：

【计】 flip network; switched network; switching network

专业解析

混洗交换网络（Shuffle-Exchange Network）是一种经典的互连网络拓扑结构，广泛应用于并行计算系统和高性能通信领域。其名称来源于两种基础操作——“混洗”（Shuffle）和“交换”（Exchange）——的交替组合。以下从结构、功能和应用角度进行详细解析：

术语与基础定义
混洗交换网络对应的英文术语为“Shuffle-Exchange Network”，其中：
- 混洗（Shuffle）：指将N个节点的二进制地址循环左移一位的操作，例如地址$b{n-1}b{n-2}...b0$变为$b{n-2}...b0b{n-1}$。
- 交换（Exchange）：指相邻节点之间根据最低位二进制值进行数据交换的操作，例如地址末位为0的节点与末位为1的配对节点通信。
网络结构与数学表示
混洗交换网络由多级交换单元构成，每级包含两个子操作： $$ sigma(i) = 2i mod (N-1) quad (text{混洗排列函数}) $$ $$ epsilon(i) = i oplus 1 quad (text{交换位操作}) $$ 其中$i$为节点编号，$N$为节点总数，$oplus$表示按位异或运算。这两种操作交替执行，形成规则的连接模式。
技术特性与应用场景
该网络具有对数级复杂度（$O(log N)$）的路径长度，适合实现快速傅里叶变换（FFT）、排序算法（如Bitonic Sort）等并行计算任务。其典型应用包括：
- 早期超立方体并行计算机（如Intel iPSC）
- 光交换网络中的波长路由
- 量子计算中的量子比特互连架构。
权威参考文献
- 计算机体系结构经典著作《Computer Architecture: A Quantitative Approach》第6版（John L. Hennessy, David A. Patterson, 2023）详细论述了该网络在SIMD架构中的应用。
- 互连网络专著《Interconnection Networks: An Engineering Approach》（Jose Duato, 2003）第4章分析了其路由算法复杂度。

网络扩展解释

混洗交换网络是一种用于并行计算或分布式系统的互连网络结构，结合了“全混洗”和“交换”两种互连函数，主要用于实现高效的数据路由与通信。以下是其核心要点：

1.基本定义与组成

混洗交换网络由两种互连函数构成：

全混洗（Perfect Shuffle）：将二进制编号的输入端最高位移至最低位。例如，对于编号为( P{n-1}P{n-2}...P0 )的输入，混洗后变为( P{n-2}...P0P{n-1} )。经过多次混洗，数据可实现循环位移。
交换（Exchange）：交换相邻输入端的数据，通常针对最低位进行互换，例如编号为( P_0 )的位取反。

2.数学表示与特性

全混洗函数：定义为( text{Shuffle}(P{n-1}P{n-2}...P0) = P{n-2}...P0P{n-1} )。每执行一次混洗，最高位循环至最低位，重复( n )次后恢复原状。
局限性：单纯混洗无法连接全“0”或全“1”的节点，需结合立方体（Cube）交换函数补充。

3.Omega网络：典型应用

Omega网络是混洗交换的典型实现，其特点包括：

结构：包含( log_2 N )级交换开关（每级( N/2 )个），采用四功能交换单元（直送、交叉、上播、下播）。
功能：支持任意单输入到单输出的连接，但不能同时实现多对多连接；支持广播（单输入到所有输出）。

4.应用场景与优势

并行计算：用于多处理器系统的低延迟数据交换，例如矩阵转置、FFT等需数据重排的操作。
光学互连：通过空间光开关实现等效Omega网络，提升光通信系统的容错性。

5.限制与改进

容错性：早期设计中单级容错能力有限，需通过多级冗余或路径选择算法增强。
扩展性：节点数( N )需为2的幂次，否则需虚拟节点补充。

混洗交换网络通过全混洗的循环位移和交换函数的局部调整，构建了高效的动态互连拓扑，尤其适用于需要灵活数据路由的高性能计算场景。