混洗交換網絡英文解釋翻譯、混洗交換網絡的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 shuffle-exchange network

分詞翻譯：

混洗的英語翻譯：

【計】 shuffle

交換網絡的英語翻譯：

【計】 flip network; switched network; switching network

專業解析

混洗交換網絡（Shuffle-Exchange Network）是一種經典的互連網絡拓撲結構，廣泛應用于并行計算系統和高性能通信領域。其名稱來源于兩種基礎操作——“混洗”（Shuffle）和“交換”（Exchange）——的交替組合。以下從結構、功能和應用角度進行詳細解析：

術語與基礎定義
混洗交換網絡對應的英文術語為“Shuffle-Exchange Network”，其中：
- 混洗（Shuffle）：指将N個節點的二進制地址循環左移一位的操作，例如地址$b{n-1}b{n-2}...b0$變為$b{n-2}...b0b{n-1}$。
- 交換（Exchange）：指相鄰節點之間根據最低位二進制值進行數據交換的操作，例如地址末位為0的節點與末位為1的配對節點通信。
網絡結構與數學表示
混洗交換網絡由多級交換單元構成，每級包含兩個子操作： $$ sigma(i) = 2i mod (N-1) quad (text{混洗排列函數}) $$ $$ epsilon(i) = i oplus 1 quad (text{交換位操作}) $$ 其中$i$為節點編號，$N$為節點總數，$oplus$表示按位異或運算。這兩種操作交替執行，形成規則的連接模式。
技術特性與應用場景
該網絡具有對數級複雜度（$O(log N)$）的路徑長度，適合實現快速傅裡葉變換（FFT）、排序算法（如Bitonic Sort）等并行計算任務。其典型應用包括：
- 早期超立方體并行計算機（如Intel iPSC）
- 光交換網絡中的波長路由
- 量子計算中的量子比特互連架構。
權威參考文獻
- 計算機體系結構經典著作《Computer Architecture: A Quantitative Approach》第6版（John L. Hennessy, David A. Patterson, 2023）詳細論述了該網絡在SIMD架構中的應用。
- 互連網絡專著《Interconnection Networks: An Engineering Approach》（Jose Duato, 2003）第4章分析了其路由算法複雜度。

網絡擴展解釋

混洗交換網絡是一種用于并行計算或分布式系統的互連網絡結構，結合了“全混洗”和“交換”兩種互連函數，主要用于實現高效的數據路由與通信。以下是其核心要點：

1.基本定義與組成

混洗交換網絡由兩種互連函數構成：

全混洗（Perfect Shuffle）：将二進制編號的輸入端最高位移至最低位。例如，對于編號為( P{n-1}P{n-2}...P0 )的輸入，混洗後變為( P{n-2}...P0P{n-1} )。經過多次混洗，數據可實現循環位移。
交換（Exchange）：交換相鄰輸入端的數據，通常針對最低位進行互換，例如編號為( P_0 )的位取反。

2.數學表示與特性

全混洗函數：定義為( text{Shuffle}(P{n-1}P{n-2}...P0) = P{n-2}...P0P{n-1} )。每執行一次混洗，最高位循環至最低位，重複( n )次後恢複原狀。
局限性：單純混洗無法連接全“0”或全“1”的節點，需結合立方體（Cube）交換函數補充。

3.Omega網絡：典型應用

Omega網絡是混洗交換的典型實現，其特點包括：

結構：包含( log_2 N )級交換開關（每級( N/2 )個），采用四功能交換單元（直送、交叉、上播、下播）。
功能：支持任意單輸入到單輸出的連接，但不能同時實現多對多連接；支持廣播（單輸入到所有輸出）。

4.應用場景與優勢

并行計算：用于多處理器系統的低延遲數據交換，例如矩陣轉置、FFT等需數據重排的操作。
光學互連：通過空間光開關實現等效Omega網絡，提升光通信系統的容錯性。

5.限制與改進

容錯性：早期設計中單級容錯能力有限，需通過多級冗餘或路徑選擇算法增強。
擴展性：節點數( N )需為2的幂次，否則需虛拟節點補充。

混洗交換網絡通過全混洗的循環位移和交換函數的局部調整，構建了高效的動态互連拓撲，尤其適用于需要靈活數據路由的高性能計算場景。