دوره مبانی توسعه نرم‌افزار برای سیستم‌های چند هسته‌ای: از تئوری تا عمل همراه با فلش‌کارت آموزشی — ارائه روی فلش مموری

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب مبانی توسعه نرم‌افزار برای سیستم‌های چند هسته‌ای: از تئوری تا عمل

موضوع کلی: توسعه نرم‌افزار در سیستم‌های پیشرفته

موضوع میانی: برنامه‌نویسی موازی و سیستم‌های چند هسته‌ای

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مبانی توسعه نرم‌افزار برای سیستم‌های چند هسته‌ای: از تئوری تا عمل
• 2. معرفی دوره و اهداف
• 3. مروری بر معماری‌های سخت‌افزاری چند هسته‌ای
• 4. مفاهیم پایه: موازی‌سازی و همزمانی
• 5. چرا به برنامه‌نویسی چند هسته‌ای نیاز داریم؟
• 6. آشنایی با چالش‌های برنامه‌نویسی موازی
• 7. معرفی مدل‌های حافظه مشترک و توزیع‌شده
• 8. آشنایی با مفاهیم اتمی‌سازی و قفل‌گذاری
• 9. مفاهیم پایه Thread و Process
• 10. معرفی کتابخانه‌های برنامه‌نویسی چند هسته‌ای (Pthreads, OpenMP)
• 11. شروع کار با Pthreads: ایجاد و مدیریت Threadها
• 12. همگام‌سازی Threadها با Mutex و شرط‌ها
• 13. بهینه‌سازی عملکرد Pthreads
• 14. معرفی OpenMP و مزایای آن
• 15. ساختار دستورالعمل‌های OpenMP: pragma و directives
• 16. مدیریت نواحی موازی با OpenMP
• 17. اشتراک و خصوصی‌سازی داده‌ها در OpenMP
• 18. کار با حلقه‌های موازی در OpenMP
• 19. بهینه‌سازی حلقه‌های OpenMP
• 20. معرفی مفاهیم Race Condition و Deadlock
• 21. شناسایی و جلوگیری از Race Condition
• 22. راه‌حل‌های Deadlock و پیشگیری از آن
• 23. مدیریت منابع و جلوگیری از بن‌بست
• 24. آشنایی با الگوریتم‌های همگام‌سازی
• 25. بررسی الگوریتم‌های Lock-free
• 26. استفاده از اتمی‌ها در برنامه‌نویسی موازی
• 27. کاربرد Lock-free در عمل
• 28. معرفی مفهوم Memory Model
• 29. بررسی مدل حافظه در Pthreads و OpenMP
• 30. درک مفهوم Cache Coherency
• 31. اهمیت Order of Execution در موازی‌سازی
• 32. آشنایی با ابزارهای پروفایلینگ و دیباگینگ چند هسته‌ای
• 33. استفاده از ابزارهای پروفایلینگ برای بهینه‌سازی
• 34. دیباگ کردن برنامه‌های چند هسته‌ای
• 35. بررسی مشکلات و راه‌حل‌های رایج در برنامه‌نویسی موازی
• 36. مبانی طراحی و معماری نرم‌افزار برای سیستم‌های چند هسته‌ای
• 37. طراحی الگوریتم‌های موازی
• 38. تجزیه و تحلیل عملکرد و مقیاس‌پذیری
• 39. استراتژی‌های تقسیم کار و وظایف
• 40. مدیریت وظایف و Tasking
• 41. معرفی Task-based parallelism
• 42. استفاده از Tasking در OpenMP
• 43. آشنایی با الگوریتم‌های Parallel Prefix Sum و Scan
• 44. الگوریتم‌های موازی مرتب‌سازی
• 45. مبانی برنامه نویسی GPU و CUDA
• 46. آشنایی با معماری CUDA
• 47. ساختمان داده و الگوریتم‌های مناسب برای GPU
• 48. بهینه‌سازی کد CUDA
• 49. برنامه‌نویسی GPGPU و استفاده از OpenCL
• 50. معرفی OpenCL و مزایای آن
• 51. کاربرد OpenCL در پردازش موازی
• 52. بهینه‌سازی کد OpenCL
• 53. آشنایی با سیستم‌های توزیع‌شده و MPI
• 54. مبانی MPI و پیام‌رسانی بین فرآیندها
• 55. کاربرد MPI در برنامه‌نویسی موازی
• 56. بهینه‌سازی کد MPI
• 57. مروری بر الگوریتم‌های موازی گراف
• 58. الگوریتم‌های موازی برای پردازش تصویر
• 59. کاربردهای موازی‌سازی در هوش مصنوعی
• 60. بررسی کتابخانه‌های موازی‌سازی برای یادگیری ماشین
• 61. آشنایی با الگوهای طراحی برای موازی‌سازی
• 62. الگوی Master-Worker
• 63. الگوی Producer-Consumer
• 64. الگوی Pipeline
• 65. الگوی MapReduce
• 66. آشنایی با Framework های موازی‌سازی (TBB, Cilk)
• 67. بررسی TBB و ساختارهای داده موازی
• 68. استفاده از Cilk برای موازی‌سازی
• 69. مقایسه و انتخاب ابزارهای مناسب برای موازی‌سازی
• 70. مباحث پیشرفته: مدیریت حافظه در برنامه‌نویسی موازی
• 71. مدیریت حافظه اشتراکی و بهینه‌سازی دسترسی‌ها
• 72. بهبود عملکرد با استفاده از حافظه کش
• 73. آشنایی با NUMA (Non-Uniform Memory Access)
• 74. بهینه‌سازی کد برای معماری NUMA
• 75. مباحث پیشرفته: I/O و برنامه‌نویسی موازی
• 76. بهینه‌سازی I/O در برنامه‌های موازی
• 77. استفاده از Asynchronous I/O
• 78. مباحث پیشرفته: Fault Tolerance و موازی‌سازی
• 79. طراحی سیستم‌های مقاوم در برابر خطا
• 80. مدیریت خطا و بازیابی در برنامه‌های موازی
• 81. بررسی تکنیک‌های Fault Tolerance
• 82. آشنایی با مفهوم Real-Time و برنامه‌نویسی چند هسته‌ای
• 83. مبانی سیستم‌های Real-Time
• 84. الزامات Real-Time در برنامه‌نویسی موازی
• 85. بهینه‌سازی برای عملکرد Real-Time
• 86. بررسی کتابخانه‌های Real-Time (مثل RT Pthreads)
• 87. مروری بر زبان‌های برنامه‌نویسی موازی (Go, Rust)
• 88. بررسی ویژگی‌های Go برای موازی‌سازی
• 89. بررسی ویژگی‌های Rust برای موازی‌سازی
• 90. مقایسه زبان‌ها و انتخاب مناسب
• 91. مباحث مربوط به امنیت در برنامه‌نویسی موازی
• 92. آسیب‌پذیری‌های امنیتی در برنامه‌های چند هسته‌ای
• 93. راه‌کارهای امنیتی برای برنامه‌نویسی موازی
• 94. استفاده از ابزارهای امنیتی در موازی‌سازی
• 95. تست و اشکال‌زدایی برنامه‌های موازی
• 96. تکنیک‌های تست واحد (Unit Testing) برای موازی‌سازی
• 97. تست یکپارچه‌سازی (Integration Testing)
• 98. استفاده از ابزارهای تست خودکار
• 99. شاخص‌های عملکرد و ارزیابی برنامه‌های موازی
• 100. معیارهای ارزیابی عملکرد و مقیاس‌پذیری