فلش‌کارت‌های آموزشی تسلط بر پردازش موازی در مقیاس بزرگ: طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های کارآمد

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسلط بر پردازش موازی در مقیاس بزرگ: طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های کارآمد

موضوع کلی: علوم کامپیوتر و مهندسی نرم‌افزار

موضوع میانی: معماری سیستم‌های کامپیوتری

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر پردازش موازی و سیستم‌های بزرگ‌مقیاس
• 2. تاریخچه و تکامل پردازش موازی
• 3. مفاهیم اساسی پردازش موازی
• 4. انواع مدل‌های موازی‌سازی
• 5. کلاس‌های معماری کامپیوتری (سیمون-هندرسون)
• 6. معماری فون نویمان و محدودیت‌های آن
• 7. معماری هاروارد
• 8. پردازش تک‌دستوری، تک‌داده‌ای (SIMD)
• 9. پردازش تک‌دستوری، چندداده‌ای (SIMD)
• 10. پردازش چنددستوری، تک‌داده‌ای (MISD)
• 11. پردازش چنددستوری، چندداده‌ای (MIMD)
• 12. دسته‌بندی بلوم (Flynn's Taxonomy)
• 13. مفاهیم موازی‌سازی در سطح دستورالعمل
• 14. موازی‌سازی در سطح داده
• 15. موازی‌سازی در سطح وظیفه
• 16. پردازش توزیع‌شده در مقابل پردازش موازی
• 17. شبکه‌های ارتباطی بین پردازنده‌ها
• 18. توپولوژی‌های شبکه (شبکه خطی، حلقه، ستاره، مش، توروس)
• 19. پهنای باند و تأخیر در شبکه‌های ارتباطی
• 20. مدل‌های ارتباطی (ارسال/دریافت، اشتراک حافظه)
• 21. حافظه مشترک در مقابل حافظه توزیع‌شده
• 22. پردازنده‌های چندهسته‌ای (Multi-core Processors)
• 23. پردازنده‌های چندگانه (Multi-processors)
• 24. معماری NUMA (Non-Uniform Memory Access)
• 25. معماری UMA (Uniform Memory Access)
• 26. سیستم‌های برداری (Vector Processors)
• 27. پردازنده‌های گرافیکی (GPUs) و معماری موازی آن‌ها
• 28. تراشه‌های FPGA و کاربرد در پردازش موازی
• 29. مفاهیم همگام‌سازی (Synchronization)
• 30. انواع قفل‌ها (Locks) و سمافورها (Semaphores)
• 31. موانع (Barriers) و انتظار در نقاط همگام‌سازی
• 32. همگام‌سازی در حافظه مشترک
• 33. همگام‌سازی در حافظه توزیع‌شده
• 34. مدل‌های پیام‌رسانی (Message Passing Models)
• 35. کتابخانه MPI (Message Passing Interface)
• 36. دستورالعمل‌های پایه MPI (Send, Receive, Broadcast, Scatter, Gather)
• 37. الگوهای ارتباطی در MPI
• 38. مدیریت وضعیت در سیستم‌های موازی
• 39. خطاهای رایج در برنامه‌نویسی موازی
• 40. عیب‌یابی (Debugging) برنامه‌های موازی
• 41. ابزارهای عیب‌یابی برای پردازش موازی
• 42. مدل‌های برنامه‌نویسی موازی
• 43. مدل برنامه‌نویسی Thread-based (مانند POSIX Threads)
• 44. مدل برنامه‌نویسی Task-based
• 45. مدل برنامه‌نویسی Dataflow
• 46. مدل برنامه‌نویسی CSP (Communicating Sequential Processes)
• 47. زبان‌های برنامه‌نویسی موازی (مانند Chapel, Fortress)
• 48. چارچوب‌های برنامه‌نویسی موازی (مانند OpenMP, CUDA, OpenCL)
• 49. OpenMP: موازی‌سازی در سطح حافظه مشترک
• 50. دستورالعمل‌های OpenMP (Pragmas)
• 51. مدیریت نواحی بحرانی (Critical Sections) در OpenMP
• 52. راهنمایی‌های موازی‌سازی در OpenMP
• 53. CUDA: برنامه‌نویسی موازی برای GPUها
• 54. معماری CUDA (Kernel, Threads, Blocks, Grids)
• 55. مدیریت حافظه در CUDA (Global, Shared, Local)
• 56. بهینه‌سازی عملکرد در CUDA
• 57. OpenCL: چارچوب قابل حمل برای برنامه‌نویسی موازی
• 58. مفاهیم OpenCL (Platforms, Devices, Contexts, Kernels)
• 59. برنامه‌نویسی موازی برای سیستم‌های بزرگ‌مقیاس
• 60. مقیاس‌پذیری (Scalability) در سیستم‌های موازی
• 61. انواع مقیاس‌پذیری (مقیاس‌پذیری عمودی و افقی)
• 62. عوامل محدودکننده مقیاس‌پذیری
• 63. قانون آمدال (Amdahl's Law)
• 64. قانون گودارد (Gustafson's Law)
• 65. تحلیل عملکرد سیستم‌های موازی
• 66. متریک‌های اندازه‌گیری عملکرد (توان عملیاتی، زمان پاسخ)
• 67. تحلیل گلوگاه‌ها (Bottlenecks) در سیستم‌های موازی
• 68. بهینه‌سازی الگوریتم‌های موازی
• 69. طراحی الگوریتم‌های موازی کارآمد
• 70. الگوریتم‌های مرتب‌سازی موازی
• 71. الگوریتم‌های جستجوی موازی
• 72. الگوریتم‌های ماتریس موازی
• 73. الگوریتم‌های گراف موازی
• 74. الگوریتم‌های یادگیری ماشین موازی
• 75. موازی‌سازی در سیستم‌های داده بزرگ (Big Data)
• 76. پردازش توزیع‌شده داده‌ها (مانند Hadoop, Spark)
• 77. معماری MapReduce
• 78. مفاهیم Spark و RDDs
• 79. پردازش جریان داده (Stream Processing)
• 80. سیستم‌های محاسبات ابری (Cloud Computing) و پردازش موازی
• 81. ماشین‌های مجازی و کانتینرها در محاسبات موازی
• 82. ارتباط بین سیستم‌های پردازش موازی و توزیع‌شده
• 83. امنیت در سیستم‌های پردازش موازی و توزیع‌شده
• 84. مدیریت منابع در سیستم‌های بزرگ‌مقیاس
• 85. زمان‌بندی وظایف در سیستم‌های موازی
• 86. توازن بار (Load Balancing) در پردازش موازی
• 87. مدیریت خطا و تحمل‌پذیری خطا (Fault Tolerance)
• 88. مقاومت در برابر خرابی گره‌ها
• 89. بازیابی از خطا
• 90. معماری‌های جدید در پردازش موازی (مانند پردازش کوانتومی)
• 91. پردازش نوری (Optical Computing)
• 92. شبکه‌های عصبی سخت‌افزاری
• 93. نقش هوش مصنوعی در طراحی سیستم‌های موازی
• 94. یادگیری تقویتی برای بهینه‌سازی سیستم‌های موازی
• 95. کاربرد پردازش موازی در حوزه‌های مختلف
• 96. شبیه‌سازی علمی
• 97. تحلیل داده‌های علمی
• 98. یادگیری عمیق (Deep Learning)
• 99. پردازش تصویر و ویدئو
• 100. شبیه‌سازی‌های مالی