فلش‌کارت‌های آموزشی تسلط بر سیستم‌های چندپردازنده‌ای و چند‌هسته‌ای: از مبانی تا بهینه‌سازی پیشرفته

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسلط بر سیستم‌های چندپردازنده‌ای و چند‌هسته‌ای: از مبانی تا بهینه‌سازی پیشرفته

موضوع کلی: علوم کامپیوتر

موضوع میانی: معماری کامپیوتر و سیستم‌های عامل

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. در زیر 100 سرفصل پیشنهادی برای دوره آموزشی "تسلط بر سیستم‌های چندپردازنده‌ای و چند‌هسته‌ای: از مبانی تا بهینه‌سازی پیشرفته" آورده شده است:
• 2. مبانی پردازش موازی و تاریخچه آن
• 3. معماری‌های پردازشی سنتی
• 4. مفهوم پردازنده و هسته پردازشی
• 5. تفاوت بین پردازنده‌های تک‌هسته‌ای و چند‌هسته‌ای
• 6. مزایای پردازش موازی
• 7. چالش‌های پردازش موازی
• 8. انواع موازی‌سازی سخت‌افزاری
• 9. طبقه‌بندی فلین (Flynn's Taxonomy)
• 10. SISD: پردازش تک‌دستور، تک‌داده
• 11. SIMD: پردازش تک‌دستور، چند‌داده
• 12. MISD: پردازش چند‌دستور، تک‌داده (نادر)
• 13. MIMD: پردازش چند‌دستور، چند‌داده
• 14. معماری‌های حافظه مشترک (Shared Memory Architectures)
• 15. معماری‌های حافظه توزیع‌شده (Distributed Memory Architectures)
• 16. معماری‌های هیبریدی
• 17. مفهوم Thread و فرآیند (Process)
• 18. تفاوت بین Thread و Process
• 19. مدیریت فرآیند در سیستم‌عامل
• 20. مدیریت Thread در سیستم‌عامل
• 21. زمان‌بندی (Scheduling) فرآیندها و Threadها
• 22. همگام‌سازی (Synchronization) در سیستم‌های چند‌هسته‌ای
• 23. مفهوم Race Condition
• 24. قفل‌ها (Locks) و انواع آن‌ها
• 25. Semaphores و کاربردهای آن
• 26. Monitors و الگوهای همگام‌سازی
• 27. قفل‌های بدون قفل (Lock-Free Synchronization)
• 28. مفهوم Deadlock و جلوگیری از آن
• 29. تکنیک‌های تشخیص Deadlock
• 30. رفع Deadlock
• 31. مفهوم Cache Memory و سلسله مراتب آن
• 32. Cache Coherence و Cache Incoherence
• 33. پروتکل‌های Cache Coherence (MESI, MOESI)
• 34. اهمیت Cache در عملکرد سیستم‌های چند‌هسته‌ای
• 35. مدیریت حافظه مشترک
• 36. مفهوم NUMA (Non-Uniform Memory Access)
• 37. مفهوم UMA (Uniform Memory Access)
• 38. تأثیر معماری حافظه بر عملکرد
• 39. موازی‌سازی در سطح داده (Data Parallelism)
• 40. موازی‌سازی در سطح وظیفه (Task Parallelism)
• 41. الگوهای طراحی موازی (Parallel Design Patterns)
• 42. الگوی Master-Worker
• 43. الگوی Pipeline
• 44. الگوی Divide and Conquer
• 45. الگوی MapReduce
• 46. برنامه‌نویسی موازی با OpenMP
• 47. دستورالعمل‌های OpenMP برای موازی‌سازی حلقه
• 48. دستورالعمل‌های OpenMP برای بخش‌های انتقادی (Critical Sections)
• 49. دستورالعمل‌های OpenMP برای همگام‌سازی
• 50. متغیرهای خصوصی و مشترک در OpenMP
• 51. دستورالعمل‌های OpenMP برای وظایف (Tasks)
• 52. برنامه‌نویسی موازی با MPI (Message Passing Interface)
• 53. مفهوم ارسال و دریافت پیام (Send/Receive)
• 54. انواع ارتباطات در MPI (Point-to-Point, Collective)
• 55. موازی‌سازی با MPI در محاسبات علمی
• 56. اصول بهینه‌سازی کد موازی
• 57. شناسایی گلوگاه‌های عملکردی (Bottlenecks)
• 58. تحلیل پروفایلینگ (Profiling) کد موازی
• 59. ابزارهای پروفایلینگ (Valgrind, gprof)
• 60. اهمیت Load Balancing
• 61. تکنیک‌های Load Balancing استاتیک و داینامیک
• 62. کاهش سربار ارتباطی (Communication Overhead)
• 63. بهینه‌سازی دسترسی به حافظه
• 64. تکنیک‌های Vectorization و SIMD
• 65. موازی‌سازی در سطح GPU (Graphics Processing Unit)
• 66. معماری CUDA (Compute Unified Device Architecture)
• 67. برنامه‌نویسی موازی با CUDA
• 68. مفهوم Kernel در CUDA
• 69. مدیریت حافظه در CUDA
• 70. همگام‌سازی در CUDA
• 71. برنامه‌نویسی موازی با OpenCL
• 72. مقایسه CUDA و OpenCL
• 73. سیستم‌های عامل و پشتیبانی از پردازش موازی
• 74. زمان‌بندی وظایف در سیستم‌عامل‌های چند‌هسته‌ای
• 75. مدیریت منابع در سیستم‌های چند‌هسته‌ای
• 76. اثرات تاخیر (Latency) و توان عملیاتی (Throughput)
• 77. موازی‌سازی در پایگاه‌های داده
• 78. موازی‌سازی در شبکه‌های کامپیوتری
• 79. موازی‌سازی در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
• 80. مفاهیم پیشرفته همگام‌سازی
• 81. قفل‌های خوش‌بینانه (Optimistic Locks)
• 82. تکنیک‌های Distributed Transaction
• 83. موازی‌سازی در معماری‌های Big Data
• 84. سیستم‌های توزیع‌شده و موازی‌سازی
• 85. مدل‌های سازگاری (Consistency Models) در سیستم‌های توزیع‌شده
• 86. مفاهیم Fault Tolerance در سیستم‌های موازی
• 87. طراحی سیستم‌های مقیاس‌پذیر (Scalable Systems)
• 88. ملاحظات امنیتی در سیستم‌های چند‌پردازنده‌ای
• 89. تست و اشکال‌زدایی (Debugging) برنامه‌های موازی
• 90. روش‌های تست کارایی (Performance Testing)
• 91. معماری‌های پردازنده‌های آینده
• 92. موازی‌سازی در پردازنده‌های گرافیکی (APU)
• 93. روندهای فعلی در معماری‌های چند‌هسته‌ای
• 94. کاربرد سیستم‌های چند‌پردازنده‌ای در کاربردهای واقعی
• 95. شبکه‌های عصبی و موازی‌سازی
• 96. پردازش ابری (Cloud Computing) و موازی‌سازی
• 97. مباحث پیشرفته در زمان‌بندی سیستم‌های چند‌هسته‌ای
• 98. مدیریت انرژی در سیستم‌های چند‌هسته‌ای
• 99. موازی‌سازی در محاسبات کوانتومی (مقدماتی)
• 100. مفاهیم الگوریتم‌های موازی کارآمد