فلش‌کارت‌های آموزشی اصول و مبانی پردازش موازی: از تئوری تا کاربرد

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره اصول و مبانی پردازش موازی: از تئوری تا کاربرد

موضوع کلی: علوم کامپیوتر

موضوع میانی: معماری کامپیوتر و سیستم‌های موازی

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر علوم کامپیوتر و پردازش
• 2. تاریخچه پردازش و تحول معماری کامپیوتر
• 3. مفاهیم اساسی در پردازش موازی
• 4. ضرورت و مزایای پردازش موازی
• 5. طبقه‌بندی سیستم‌های موازی: طبقه‌بندی فلین
• 6. معماری SISD: پردازش سریال
• 7. معماری SIMD: پردازش موازی تک دستوری
• 8. معماری MISD: پردازش موازی چند دستوری (نادر)
• 9. معماری MIMD: پردازش موازی چند دستوری و چند داده‌ای
• 10. سیستم‌های حافظه مشترک (Shared Memory)
• 11. معماری UMA: حافظه یکنواخت
• 12. معماری NUMA: حافظه غیریکنواخت
• 13. سیستم‌های حافظه توزیع شده (Distributed Memory)
• 14. مفهوم گره (Node) و ارتباطات در سیستم‌های توزیع شده
• 15. شبکه‌های ارتباطی: توپولوژی‌ها
• 16. شبکه باس (Bus)
• 17. شبکه حلقه‌ای (Ring)
• 18. شبکه مش (Mesh)
• 19. شبکه توروس (Torus)
• 20. شبکه هایپرکیوب (Hypercube)
• 21. مقایسه توپولوژی‌های مختلف ارتباطی
• 22. مفهوم پهنای باند (Bandwidth) و تأخیر (Latency) در ارتباطات
• 23. تأثیر شبکه بر عملکرد سیستم موازی
• 24. نوشتن برنامه‌های موازی: مدل‌های برنامه‌نویسی
• 25. مدل فراخوانی تابع (Function Call Model)
• 26. مدل پیام‌رسانی (Message Passing Model)
• 27. کتابخانه‌های پیام‌رسانی: MPI (Message Passing Interface)
• 28. مفاهیم پایه‌ای MPI: فرستادن و دریافت پیام
• 29. انواع ارتباطات در MPI: همزمان و غیرهمزمان
• 30. ارتباطات گروهی در MPI: جمع‌آوری (Gather)
• 31. ارتباطات گروهی در MPI: پخش (Scatter)
• 32. ارتباطات گروهی در MPI: همه به همه (All-to-All)
• 33. کتابخانه‌های اشتراک حافظه: OpenMP
• 34. مفاهیم پایه‌ای OpenMP: دستورات موازی‌سازی (Pragmas)
• 35. مدیریت نخ‌ها (Threads) در OpenMP
• 36. موازی‌سازی حلقه‌ها (Loop Parallelization) در OpenMP
• 37. همگام‌سازی (Synchronization) در OpenMP
• 38. موانع (Barriers) در OpenMP
• 39. قفل‌ها (Locks) در OpenMP
• 40. اتمیک (Atomic) در OpenMP
• 41. بخش‌های انتقادی (Critical Sections) در OpenMP
• 42. مسائل مربوط به دسترسی همزمان به حافظه
• 43. شرایط رقابتی (Race Conditions)
• 44. بن‌بست (Deadlock)
• 45. قحطی (Starvation)
• 46. روش‌های جلوگیری از شرایط رقابتی
• 47. استفاده از قفل‌ها برای محافظت از داده‌ها
• 48. استفاده از بخش‌های انتقادی
• 49. الگوهای طراحی موازی (Parallel Design Patterns)
• 50. الگوی تقسیم و حل (Divide and Conquer)
• 51. الگوی نقشه و کاهش (MapReduce)
• 52. الگوی فیلتر (Filter)
• 53. الگوی پایپ‌لاین (Pipeline)
• 54. الگوی شبیه‌سازی (Simulation)
• 55. الگوی محاسبات علمی (Scientific Computing)
• 56. الگوی پردازش تصویر (Image Processing)
• 57. الگوی پایگاه داده (Database Processing)
• 58. الگوی گراف (Graph Processing)
• 59. مفاهیم ارزیابی عملکرد در سیستم‌های موازی
• 60. سرعت افزایی (Speedup)
• 61. کارایی (Efficiency)
• 62. قانون آمدال (Amdahl's Law)
• 63. قانون گستافسون (Gustafson's Law)
• 64. اندازه‌گیری زمان اجرا در پردازش موازی
• 65. شناسایی بخش‌های سریال و موازی برنامه
• 66. تحلیل وابستگی داده‌ها (Data Dependencies)
• 67. انواع وابستگی داده‌ها: RAW، WAR، WAW
• 68. تکنیک‌های موازی‌سازی در سطح دستورالعمل (Instruction-Level Parallelism - ILP)
• 69. خط لوله (Pipelining)
• 70. اجرای خارج از نوبت (Out-of-Order Execution)
• 71. اجرای فوق‌العاده (Superscalar Execution)
• 72. اجرای بسیار طولانی (Very Long Instruction Word - VLIW)
• 73. معماری‌های پردازشی خاص: GPU (Graphics Processing Unit)
• 74. معماری موازی مبتنی بر GPU
• 75. برنامه‌نویسی GPU: CUDA
• 76. مفاهیم پایه‌ای CUDA: هسته‌ها (Kernels)، نخ‌ها (Threads)، بلوک‌ها (Blocks)، گریدها (Grids)
• 77. مدل حافظه در CUDA
• 78. همگام‌سازی در CUDA
• 79. کاربرد GPU در محاسبات علمی
• 80. کاربرد GPU در یادگیری ماشین
• 81. کاربرد GPU در پردازش سیگنال
• 82. موازی‌سازی در سطح داده (Data-Level Parallelism - DLP)
• 83. بردارها (Vectors) و عملیات برداری
• 84. پردازنده‌های برداری (Vector Processors)
• 85. موازی‌سازی در سطح وظیفه (Task-Level Parallelism - TLP)
• 86. ایجاد وظایف موازی
• 87. زمان‌بندی وظایف (Task Scheduling)
• 88. تخصیص منابع (Resource Allocation)
• 89. پایش و دیباگ کردن برنامه‌های موازی
• 90. ابزارهای پایش عملکرد
• 91. تکنیک‌های دیباگ کردن در محیط‌های موازی
• 92. چالش‌های برنامه‌نویسی موازی
• 93. پیچیدگی طراحی و پیاده‌سازی
• 94. اشکال‌زدایی دشوار
• 95. مدیریت وابستگی‌ها
• 96. مقیاس‌پذیری (Scalability)
• 97. طراحی الگوریتم‌های موازی کارآمد
• 98. کاربرد پردازش موازی در حل مسائل پیچیده
• 99. محاسبات علمی و مهندسی
• 100. شبیه‌سازی‌های علمی