فلش‌کارت‌های آموزشی تسلط بر برنامه‌نویسی همزمان و موازی: از مفاهیم تا پیاده‌سازی پیشرفته

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسلط بر برنامه‌نویسی همزمان و موازی: از مفاهیم تا پیاده‌سازی پیشرفته

موضوع کلی: علوم کامپیوتر

موضوع میانی: سیستم‌های توزیع‌شده و همروند

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر محاسبات و نیاز به همزمانی و موازی‌سازی
• 2. تاریخچه مختصر سیستم‌های توزیع‌شده و همزمان
• 3. مفاهیم اساسی همزمانی (Concurrency)
• 4. مفاهیم اساسی موازی‌سازی (Parallelism)
• 5. تفاوت‌های کلیدی بین همزمانی و موازی‌سازی
• 6. مدل‌های محاسباتی در سیستم‌های همزمان و توزیع‌شده
• 7. مدل حافظه مشترک (Shared Memory Model)
• 8. مدل ارسال پیام (Message Passing Model)
• 9. مسائل کلاسیک در همزمانی: تولیدکننده-مصرف‌کننده (Producer-Consumer)
• 10. مسائل کلاسیک در همزمانی: خواننده-نویسنده (Readers-Writers)
• 11. مسائل کلاسیک در همزمانی: فیلسوفان شام (Dining Philosophers)
• 12. مسائل کلاسیک در همزمانی: نگهبانان (The Bounded Buffer Problem)
• 13. مفهوم ریسه (Thread) و فرآیند (Process)
• 14. تفاوت بین ریسه و فرآیند
• 15. ایجاد و مدیریت ریسه‌ها در زبان‌های برنامه‌نویسی
• 16. همگام‌سازی ریسه‌ها (Thread Synchronization)
• 17. موانع (Mutexes) و قفل‌ها (Locks)
• 18. انواع قفل‌ها: قفل‌های قابل بازگشت (Reentrant Locks)
• 19. قفل‌های بیومتریک (Spinlocks)
• 20. انواع قفل‌ها: قفل‌های مبتنی بر زمان‌سنج (Timed Locks)
• 21. semafor ها و کاربرد آن‌ها
• 22. wait و signal در semafor ها
• 23. monitors و مزایای آن‌ها
• 24. شرایط مانیتور (Monitor Conditions)
• 25. مسائل همزمانی با استفاده از مانیتورها
• 26. مفهوم بن‌بست (Deadlock)
• 27. شرایط لازم برای وقوع بن‌بست
• 28. روش‌های جلوگیری از بن‌بست (Deadlock Prevention)
• 29. روش‌های اجتناب از بن‌بست (Deadlock Avoidance)
• 30. روش‌های تشخیص بن‌بست (Deadlock Detection)
• 31. روش‌های رفع بن‌بست (Deadlock Recovery)
• 32. مفهوم گرسنگی (Starvation)
• 33. روش‌های جلوگیری از گرسنگی
• 34. مفهوم زمان‌بندی (Scheduling) در سیستم‌های همزمان
• 35. الگوریتم‌های زمان‌بندی ریسه‌ها
• 36. زمان‌بندی اولویت‌بندی (Priority Scheduling)
• 37. زمان‌بندی نوبتی (Round Robin Scheduling)
• 38. زمان‌بندی تضمین‌شده (Guaranteed Scheduling)
• 39. زمان‌بندی منصفانه (Fair Scheduling)
• 40. تأثیر زمان‌بندی بر عملکرد سیستم‌های همزمان
• 41. مفاهیم پایه‌ای در سیستم‌های توزیع‌شده
• 42. معماری‌های سیستم‌های توزیع‌شده
• 43. سیستم‌های کلاینت-سرور (Client-Server)
• 44. سیستم‌های همتا به همتا (Peer-to-Peer)
• 45. سیستم‌های مبتنی بر میان‌افزار (Middleware-based Systems)
• 46. مفهوم ارتباطات در سیستم‌های توزیع‌شده
• 47. ارسال پیام ناهمگام (Asynchronous Message Passing)
• 48. ارسال پیام همگام (Synchronous Message Passing)
• 49. موضوعات در ارتباطات ناهمگام
• 50. موضوعات در ارتباطات همگام
• 51. پروتکل‌های ارتباطی در سیستم‌های توزیع‌شده
• 52. RPC (Remote Procedure Call)
• 53. RMI (Remote Method Invocation)
• 54. مفهوم هماهنگی (Coordination) در سیستم‌های توزیع‌شده
• 55. قفل‌های توزیع‌شده (Distributed Locks)
• 56. الگوریتم‌های انتخاب رهبر (Leader Election Algorithms)
• 57. الگوریتم انتخاب رهبر لامپورت (Lamport's Leader Election)
• 58. الگوریتم انتخاب رهبر فیشر-سالومون (Fischer-Salomon Leader Election)
• 59. الگوریتم انتخاب رهبر ریچاردسون (Richardson Leader Election)
• 60. الگوریتم انتخاب رهبر هاروی-هیرزوگ (Harvey-Herzog Leader Election)
• 61. مفهوم تراکنش‌های توزیع‌شده (Distributed Transactions)
• 62. پروتکل دو مرحله‌ای تعهد (Two-Phase Commit - 2PC)
• 63. مراحل پروتکل دو مرحله‌ای تعهد
• 64. مشکلات پروتکل دو مرحله‌ای تعهد
• 65. پروتکل سه مرحله‌ای تعهد (Three-Phase Commit - 3PC)
• 66. مفهوم ثبات (Consistency) در سیستم‌های توزیع‌شده
• 67. مدل‌های ثبات ضعیف (Weak Consistency Models)
• 68. مدل ثبات قوی (Strong Consistency Models)
• 69. مدل ثبات ترتیبی (Sequential Consistency)
• 70. مدل ثبات علت و معلولی (Causal Consistency)
• 71. الگوریتم‌های همگام‌سازی ساعت در سیستم‌های توزیع‌شده
• 72. ساعت‌های منطقی لامپورت (Lamport Clocks)
• 73. بردار ساعت (Vector Clocks)
• 74. مفهوم تحمل خطا (Fault Tolerance) در سیستم‌های توزیع‌شده
• 75. تکرار (Replication) و افزونگی (Redundancy)
• 76. پروتکل‌های اجماع (Consensus Protocols)
• 77. الگوریتم Paxos
• 78. نسخه‌های مختلف Paxos
• 79. الگوریتم Raft
• 80. مقایسه Paxos و Raft
• 81. مفهوم محاسبات ابری (Cloud Computing) و ارتباط آن با سیستم‌های توزیع‌شده
• 82. معماری‌های ابر: IaaS, PaaS, SaaS
• 83. سیستم‌های ذخیره‌سازی توزیع‌شده
• 84. پایگاه داده‌های توزیع‌شده
• 85. NoSQL و انواع آن
• 86. مفهوم میکروسرویس‌ها (Microservices)
• 87. مزایای معماری میکروسرویس
• 88. چالش‌های معماری میکروسرویس
• 89. موازی‌سازی در سطح داده (Data Parallelism)
• 90. موازی‌سازی در سطح وظیفه (Task Parallelism)
• 91. پردازش دسته‌ای (Batch Processing)
• 92. پردازش جریانی (Stream Processing)
• 93. فریم‌ورک‌های پردازش موازی: MapReduce
• 94. فریم‌ورک‌های پردازش موازی: Apache Spark
• 95. فریم‌ورک‌های پردازش موازی: Apache Flink
• 96. معماری‌های پردازش موازی در سخت‌افزار
• 97. پردازنده‌های چند هسته‌ای (Multi-core Processors)
• 98. پردازنده‌های گرافیکی (GPUs)
• 99. برنامه‌نویسی برای GPU ها
• 100. مفاهیم پیشرفته در برنامه‌نویسی همزمان