فلش‌کارت‌های آموزشی تسلط بر برنامه‌نویسی موازی با زبان‌های سطح بالا: افزایش سرعت و کارایی برنامه‌ها

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسلط بر برنامه‌نویسی موازی با زبان‌های سطح بالا: افزایش سرعت و کارایی برنامه‌ها

موضوع کلی: علوم کامپیوتر

موضوع میانی: معماری و سیستم‌های کامپیوتری

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر علوم کامپیوتر و اهمیت آن
• 2. مروری بر تاریخچه و تحولات معماری کامپیوتر
• 3. مبانی سیستم‌های کامپیوتری و اجزای اصلی
• 4. نحوه عملکرد پردازنده‌ها و واحدهای پردازش مرکزی
• 5. حافظه و انواع آن: RAM، ROM، Cache
• 6. مدیریت حافظه در سیستم‌های کامپیوتری
• 7. ورودی/خروجی و نحوه ارتباط دستگاه‌ها
• 8. سیستم عامل و نقش آن در مدیریت منابع
• 9. مفاهیم اولیه پردازش و اجرای برنامه‌ها
• 10. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی ترتیبی (Sequential Programming)
• 11. محدودیت‌های برنامه‌نویسی ترتیبی در دنیای امروز
• 12. نیاز به افزایش سرعت و کارایی برنامه‌ها
• 13. معرفی مفهوم برنامه‌نویسی موازی (Parallel Programming)
• 14. تفاوت برنامه‌نویسی موازی با برنامه‌نویسی توزیع شده
• 15. مزایای برنامه‌نویسی موازی: سرعت، مقیاس‌پذیری، قابلیت اطمینان
• 16. چالش‌های برنامه‌نویسی موازی: پیچیدگی، اشکال‌زدایی، همگام‌سازی
• 17. تاریخچه و تکامل رویکردهای برنامه‌نویسی موازی
• 18. انواع مدل‌های موازی‌سازی: موازی‌سازی داده، موازی‌سازی وظیفه
• 19. معماری‌های سخت‌افزاری موازی: SIMD، MIMD
• 20. پردازنده‌های چند هسته‌ای (Multi-core Processors)
• 21. پردازنده‌های گرافیکی (GPUs) و کاربردهای موازی آن‌ها
• 22. حافظه‌های نهان (Caches) و چالش‌های همگام‌سازی در معماری‌های موازی
• 23. روش‌های انتقال داده بین پردازنده‌ها و حافظه
• 24. مبانی ارتباط بین پردازنده‌ها (Inter-process Communication)
• 25. مدل‌های برنامه‌نویسی موازی: اشتراک حافظه، ارسال پیام
• 26. مقدمه‌ای بر زبان‌های سطح بالا برای برنامه‌نویسی موازی
• 27. انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب برای موازی‌سازی
• 28. معرفی زبان‌های مدرن با پشتیبانی از موازی‌سازی
• 29. زبان Python و کتابخانه‌های موازی‌سازی آن
• 30. زبان Java و مدل‌های همزمانی (Concurrency) آن
• 31. زبان C++ و ابزارهای استاندارد برای موازی‌سازی
• 32. زبان C# و Task Parallel Library (TPL)
• 33. زبان Go و goroutines و channels
• 34. مفاهیم همزمانی (Concurrency) و موازی‌سازی (Parallelism)
• 35. تفاوت همزمانی و موازی‌سازی
• 36. نخ‌ها (Threads) و فرآیندها (Processes)
• 37. مدیریت نخ‌ها و چرخه حیات آن‌ها
• 38. مسائل مربوط به اشتراک منابع بین نخ‌ها
• 39. شرایط رقابت (Race Conditions)
• 40. قفل‌ها (Locks) و انواع آن‌ها (Mutexes, Semaphores)
• 41. بن‌بست (Deadlocks) و روش‌های جلوگیری از آن
• 42. همگام‌سازی (Synchronization) در برنامه‌نویسی موازی
• 43. الگوهای همگام‌سازی رایج
• 44. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی موازی با استفاده از اشتراک حافظه
• 45. استفاده از نخ‌ها برای موازی‌سازی وظایف
• 46. کتابخانه‌های نخ در زبان‌های سطح بالا (مثال: pthreads, Java Threads)
• 47. مدیریت حافظه مشترک در محیط‌های چند نخی
• 48. مشکلات و راهکارهای دسترسی همزمان به حافظه مشترک
• 49. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی موازی با استفاده از ارسال پیام
• 50. مدل پیام‌رسانی (Message Passing)
• 51. کتابخانه‌های پیام‌رسانی (مثال: MPI)
• 52. ارسال و دریافت پیام بین فرآیندها
• 53. انواع ارتباطات در مدل پیام‌رسانی (همزمان، غیرهمزمان)
• 54. مشکلات مرتبط با ارسال پیام (تلفات پیام، تأخیر)
• 55. مقدمه‌ای بر موازی‌سازی داده (Data Parallelism)
• 56. تقسیم داده‌ها بین پردازنده‌ها
• 57. اجرای یکسان عملیات بر روی داده‌های مختلف
• 58. مثال‌هایی از موازی‌سازی داده (مثال: پردازش تصویر، محاسبات علمی)
• 59. مقدمه‌ای بر موازی‌سازی وظیفه (Task Parallelism)
• 60. تقسیم وظایف به زیروظایف مستقل
• 61. اجرای همزمان زیروظایف بر روی پردازنده‌های مختلف
• 62. مثال‌هایی از موازی‌سازی وظیفه (مثال: پردازش گراف، شبیه‌سازی)
• 63. برنامه‌نویسی موازی در Python با استفاده از ماژول multiprocessing
• 64. استفاده از Pool برای اجرای موازی توابع
• 65. مدیریت داده‌های مشترک بین فرآیندها در Python
• 66. استفاده از Queue برای ارتباط بین فرآیندها در Python
• 67. برنامه‌نویسی موازی در Python با استفاده از ماژول threading
• 68. تفاوت threading و multiprocessing در Python
• 69. محدودیت‌های Global Interpreter Lock (GIL) در Python
• 70. کاربرد threading در کارهای I/O-bound
• 71. برنامه‌نویسی موازی در Java با استفاده از کلاس Thread
• 72. پیاده‌سازی رابط Runnable
• 73. مدیریت چرخه حیات Threadها در Java
• 74. استفاده از ExecutorService برای مدیریت Thread Pool
• 75. همگام‌سازی در Java با استفاده از synchronized و Lock
• 76. برنامه‌نویسی موازی در Java با استفاده از Concurrent Collections
• 77. مقدمه‌ای بر Java Concurrency API
• 78. استفاده از Atomic Variables برای عملیات اتمیک
• 79. برنامه‌نویسی موازی در C++ با استفاده از std::thread
• 80. ایجاد و مدیریت نخ‌ها در C++11 و بالاتر
• 81. همگام‌سازی در C++ با استفاده از mutex, condition_variable
• 82. برنامه‌نویسی موازی در C++ با استفاده از کتابخانه OpenMP
• 83. راهنمای دستورات (pragmas) OpenMP
• 84. موازی‌سازی حلقه‌ها با OpenMP
• 85. مدیریت داده‌های مشترک در OpenMP
• 86. برنامه‌نویسی موازی در C++ با استفاده از کتابخانه MPI
• 87. ارسال و دریافت پیام در MPI
• 88. عملیات گروهی (Collective Operations) در MPI
• 89. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی بر روی GPU
• 90. معماری GPU و نحوه پردازش موازی
• 91. معرفی CUDA برای برنامه‌نویسی GPU
• 92. مفاهیم Kernel، Thread Block، Grid در CUDA
• 93. انتقال داده بین CPU و GPU
• 94. برنامه‌نویسی موازی در Go با استفاده از Goroutines
• 95. مفهوم Goroutine و نحوه اجرای سبک آن
• 96. استفاده از Channels برای ارتباط بین Goroutines
• 97. همگام‌سازی در Go با استفاده از Mutex و WaitGroup
• 98. الگوهای طراحی برای برنامه‌نویسی موازی (مثال: Producer-Consumer)
• 99. الگوهای طراحی برای برنامه‌نویسی موازی (مثال: Map-Reduce)
• 100. اشکال‌زدایی (Debugging) برنامه‌های موازی