کتاب صوتی تسریع برنامه‌ها برای محاسبات با عملکرد بالا: راهنمای عملی بهینه‌سازی نرم‌افزار

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب تسریع برنامه‌ها برای محاسبات با عملکرد بالا: راهنمای عملی بهینه‌سازی نرم‌افزار

موضوع کلی: مهندسی نرم‌افزار و محاسبات

موضوع میانی: بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های محاسباتی

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مبانی معماری کامپیوتر برای بهینه سازی
• 2. معرفی مفاهیم عملکرد و معیارهای اندازه‌گیری
• 3. مروری بر انواع حافظه و سلسله مراتب حافظه
• 4. اثرات حافظه نهان (Cache) بر عملکرد
• 5. اصول بهینه سازی حافظه نهان: Localisation
• 6. بهینه سازی ساختار داده ها برای دسترسی سریع
• 7. درک رفتار حافظه و نحوه ارزیابی آن
• 8. تاثیر خطای حافظه نهان (Cache Miss) و روش های کاهش آن
• 9. اصول طراحی حلقه های تکرار (Loops) برای بهینه سازی
• 10. بهینه سازی حلقه ها: Loop Unrolling
• 11. بهینه سازی حلقه ها: Loop Fission and Fusion
• 12. بهینه سازی حلقه ها: Loop Interchange
• 13. بهینه سازی حلقه ها: Loop Tiling
• 14. مقدمه ای بر بهینه سازی دستورالعمل ها (Instruction-level parallelism)
• 15. استفاده از SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
• 16. آشنایی با دستورالعمل های خاص پردازنده (intrinsic)
• 17. بهینه سازی شاخه ها و ساختارهای شرطی
• 18. نقش پیش بینی شاخه (Branch Prediction)
• 19. تاثیر وابستگی داده ها بر عملکرد
• 20. شناخت و اجتناب از وابستگی های کاذب
• 21. روش های موازی سازی در سطح دستورالعمل (ILP)
• 22. موازی سازی در سطح داده (DLP)
• 23. مقدمه ای بر موازی سازی در سطح وظیفه (TLP)
• 24. آشنایی با مدل های حافظه اشتراکی و توزیع شده
• 25. مبانی برنامه نویسی موازی با استفاده از OpenMP
• 26. مقدمه ای بر MPI (Message Passing Interface)
• 27. مدیریت و همگام سازی ریسک در OpenMP
• 28. تبادل پیام و مدیریت ارتباطات در MPI
• 29. آشنایی با کتابخانه های ریاضی بهینه شده
• 30. بهینه سازی الگوریتم های مرتب سازی
• 31. بهینه سازی ضرب ماتریس و عملیات جبری خطی
• 32. بهینه سازی تبدیلات فوریه (FFT)
• 33. بررسی اجمالی کتابخانه های BLAS و LAPACK
• 34. آشنایی با ساختارهای داده های موازی
• 35. طراحی و پیاده سازی الگوریتم های موازی
• 36. بهینه سازی ورودی/خروجی (I/O)
• 37. مدیریت فایل ها و ذخیره سازی داده ها با عملکرد بالا
• 38. استفاده از سیستم های فایل توزیع شده
• 39. بهینه سازی نرم افزار برای GPU
• 40. معماری GPU و مفاهیم پایه CUDA/OpenCL
• 41. موازی سازی محاسبات با استفاده از GPU
• 42. بهینه سازی عملکرد GPU: حافظه
• 43. بهینه سازی عملکرد GPU: هسته ها
• 44. شناخت گلوگاه های عملکرد (Performance Bottlenecks)
• 45. پروفایل کردن (Profiling) نرم افزار
• 46. ابزارهای پروفایل کردن و اشکال زدایی
• 47. تجزیه و تحلیل پروفایل و شناسایی مشکلات
• 48. اصول انتخاب استراتژی های بهینه سازی
• 49. مقایسه و انتخاب بین روش های مختلف بهینه سازی
• 50. تاثیر کامپایلر بر عملکرد و بهینه سازی
• 51. بهینه سازی با استفاده از flag های کامپایلر
• 52. تکنیک های بهینه سازی کامپایلر
• 53. ارزیابی و اعتبارسنجی نتایج بهینه سازی
• 54. اهمیت تست و سنجش عملکرد
• 55. استفاده از معیارهای عملکرد (Benchmarks)
• 56. بهینه سازی کدهای سیستمی
• 57. بهینه سازی برای انواع پردازنده ها (x86, ARM)
• 58. بهینه سازی برای سیستم های چند هسته ای
• 59. بهینه سازی برای سیستم های ناهمگن (CPU+GPU)
• 60. بهینه سازی مصرف انرژی
• 61. طراحی نرم افزار با قابلیت مقیاس پذیری
• 62. موازی سازی پویا و تطبیقی
• 63. بهینه سازی برای کلاسترها و ابر رایانه ها
• 64. مدیریت حافظه در محیط های موازی
• 65. استفاده از کتابخانه های موازی برای دسترسی به حافظه
• 66. بهینه سازی ارتباطات بین پردازشی
• 67. اصول طراحی الگوریتم های موازی کارآمد
• 68. نقش الگوریتم های توزیع شده در عملکرد
• 69. بهینه سازی برای معماری های غیر یکنواخت حافظه (NUMA)
• 70. آشنایی با مفهوم الگوریتم های خودتنظیم (Self-tuning algorithms)
• 71. بهینه سازی برای انواع workloadها (بار کاری)
• 72. بهینه سازی برای برنامه های علمی و مهندسی
• 73. بهینه سازی برای برنامه های پردازش تصویر و ویدئو
• 74. بهینه سازی برای برنامه های هوش مصنوعی
• 75. بهینه سازی برای برنامه های یادگیری عمیق
• 76. بهینه سازی برای برنامه های پردازش داده های بزرگ
• 77. آشنایی با چارچوب های محاسباتی با عملکرد بالا
• 78. معرفی CUDA و OpenCL
• 79. بررسی اجمالی OpenACC
• 80. بهینه سازی کدهای OpenMP با پیشرفته ترین تکنیک ها
• 81. بهینه سازی کدهای MPI با پیشرفته ترین تکنیک ها
• 82. بهینه سازی با استفاده از کتابخانه های تخصصی
• 83. آشنایی با معماری های جدید پردازنده و تاثیر آنها بر بهینه سازی
• 84. بهینه سازی برای نسل های جدید حافظه
• 85. بهینه سازی شبکه برای محاسبات توزیع شده
• 86. نقش مجازی سازی در عملکرد سیستم
• 87. بهینه سازی برنامه های مبتنی بر وب
• 88. بهینه سازی با استفاده از تکنیک های پیشرفته پروفایلینگ
• 89. بهینه سازی با استفاده از ابزارهای اتوماتیک
• 90. مفاهیم پیشرفته در بهینه سازی حلقه ها
• 91. مدیریت خطا و استثناها در محیط های موازی
• 92. بهینه سازی امنیت در نرم افزار با عملکرد بالا
• 93. آینده بهینه سازی نرم افزار و محاسبات با عملکرد بالا
• 94. ابزارها و تکنیک های نوین در بهینه سازی
• 95. بهینه سازی خودکار و یادگیری ماشینی در بهینه سازی
• 96. بهینه سازی نرم افزار برای پردازش های کوانتومی
• 97. آشنایی با مفاهیم و تکنیک های بهینه سازی تخصصی
• 98. مطالعه موردی: بهینه سازی یک برنامه کاربردی
• 99. مطالعه موردی: چالش ها و راه حل های بهینه سازی
• 100. جمع بندی و نکات کلیدی برای بهینه سازی موثر