脈動算法英文解釋翻譯、脈動算法的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 systolic algorith

分詞翻譯：

脈動的英語翻譯：

【化】 fluctuation; impulse; loping; pulsation; surg(ing)

算法的英語翻譯：

algorithm; arithmetic
【計】 ALG; algorithm; D-algorithm; Roth's D-algorithm
【化】 algorithm
【經】 algorithm

專業解析

脈動算法（Systolic Algorithm）是一種基于并行計算架構設計的數學模型，其名稱源自生物學中“脈動”（systole）概念，形容數據在處理器陣列中有節奏地流動和傳遞的過程。該算法由計算機科學家H.T. Kung于1978年首次提出，核心目标是通過空間局部性和時間并行性提升大規模計算任務的效率。

算法原理與特征

結構設計
脈動算法将計算單元排列為規則的網格結構（如線性陣列或二維矩陣），每個單元僅與相鄰節點通信。數據以同步脈沖形式在網格中傳遞，每個時鐘周期完成局部計算和數據傳輸，例如矩陣乘法中部分積的累積過程。
性能優勢

高并行度：多個計算單元同時處理數據流，適用于卷積運算、數字信號處理（DSP）等密集型任務。
低通信延遲：數據局部性減少了全局總線競争，在VLSI（超大規模集成電路）設計中可降低功耗。

典型應用

圖像處理中的實時邊緣檢測
密碼學的模幂運算加速
神經網絡權重更新的分布式實現

權威參考文獻

H.T. Kung的奠基論文《Why Systolic Architectures?》[IEEE Computer, 1982]首次系統闡述了算法設計原則。
ACM計算理論研讨會收錄的多篇研究（如《Systolic Arrays for Structured Neural Networks》）探讨了其在AI硬件加速中的應用擴展。

該算法在異構計算和邊緣計算領域持續演進，例如與量子計算單元結合的混合架構研究被《Journal of Parallel and Distributed Computing》列為2024年十大前沿課題之一。

網絡擴展解釋

脈動算法（Systolic Algorithm）是一種特殊的并行計算架構設計方法，由H.T.Kung等人在20世紀70年代末提出。其核心思想是通過規則的數據流動和同步處理，實現高效的流水線計算。以下是詳細解釋：

1.基本定義

脈動算法模拟人體血液循環的脈動特性，數據像血液一樣在處理器陣列中有節奏、有規律地流動，并在流動過程中被處理。這種設計常用于高性能計算領域，尤其在矩陣運算、信號處理和神經網絡加速（如CNN）中廣泛應用。

2.核心特點

規則的數據流動：數據按固定方向（如一維、二維或六邊形連接）周期性地流動，形成流水線處理模式。
局部通信：處理器之間僅與鄰近單元通信，減少長距離數據傳輸的開銷。
同步控制：所有處理器通過全局時鐘同步操作，确保計算一緻性。
高并行性：結合流水線與并行處理，計算速度隨處理器數量線性提升。

3.典型結構（脈動陣列）

處理單元（PE）：陣列中每個處理單元功能簡單且一緻，通常僅執行乘加等基礎運算。
邊界交互：數據通過陣列邊界的處理器輸入/輸出，内部處理器專注于計算。
應用示例：在FPGA實現CNN時，脈動乘法器通過分時複用數據流，高效完成卷積核與輸入數據的乘加操作。

4.優勢與局限

優勢：高吞吐量、低延遲、適合大規模規則計算。
局限：對算法規則性要求高，靈活性較低，設計複雜度較大。

5.應用場景

科學計算：矩陣乘法、傅裡葉變換。
AI加速：卷積神經網絡（CNN）的硬件加速。
信號處理：實時濾波、圖像處理。

如需進一步了解技術細節或曆史背景，可參考搜狗百科和CSDN博客的完整内容。