
【計】 hypercube system
exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-
cube
【計】 CU; D-cube
system; scheme
【計】 system
【化】 system
【醫】 system; systema
【經】 channel; system
超立方系統(Hypercube System)是計算機科學和并行計算領域的核心概念,指一種基于超立方體拓撲結構構建的多處理器或分布式計算架構。該系統通過将處理器節點映射到超立方體的頂點,利用其對稱性和低通信延遲實現高效并行計算。以下是詳細解釋:
漢英對照定義
數學本質
一個n維超立方體(n-dimensional hypercube) 是由 (2^n) 個頂點構成的圖結構,每個頂點代表一個處理器節點。若兩個節點的二進制地址僅有一位不同,則它們直接相連。其網絡直徑(任意兩節點間最短路徑)為 n,通信複雜度為 (O(log N))(N 為節點總數)。
拓撲優勢
并行計算架構
經典案例如Intel iPSC 系列并行機(1980年代),采用超立方互連實現快速傅裡葉變換(FFT)和矩陣運算的加速。
分布式算法設計
超立方結構支持高效廣播(Broadcast)、規約(Reduce)操作:
量子計算模拟
超立方體與量子比特系統的狀态空間同構,常用于模拟量子糾纏态演化(如 IBM Qiskit 仿真工具)。
學術定義
《計算機科學名詞》(第三版)定義超立方系統為:“處理器節點按二進制編碼規則互連形成的多維立方體網絡,用于并行任務調度。”
來源:科學出版社,2018.
工程實現
C.L. Seitz在 "The Cosmic Cube"(Communications of the ACM, 1985)中首次實現128節點超立方計算機,驗證其線性加速比。
來源:ACM Digital Library.
數學基礎
Wolfram MathWorld 描述 n維超立方體為 ({0,1}^n) 的笛卡爾積圖,節點距離由漢明距離(Hamming Distance)決定:
$$ d(u,v) = sum_{i=1}^{n} |u_i - v_i| $$
來源:mathworld.wolfram.com/HypercubeGraph.html
(注:部分鍊接因平台限制未完整展示,可基于文獻标題通過學術數據庫檢索原文。)
“超立方系統”是一個複合詞,需結合“超立方”和“系統”兩部分理解。以下是可能的解釋方向:
若您有具體上下文(如技術文檔、科幻作品等),可提供更多信息以便精準解釋。當前解釋基于數學和計算機科學的常規定義。
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