🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: معماری کامپیوتر: از سخت‌افزار تا کد ماشین

موضوع کلی: سیستم‌های کامپیوتری

موضوع میانی: سازماندهی کامپیوتر و برنامه‌نویسی سطح پایین

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های کامپیوتری
• 2. تاریخچه مختصر کامپیوترها و نسل‌های آن
• 3. ساختار اصلی یک کامپیوتر: مدل فون نویمان
• 4. نمایش داده‌ها: سیستم‌های عددی (باینری، اکتال، هگزادسیمال)
• 5. تبدیل بین مبناهای عددی
• 6. عملیات حسابی باینری: جمع و تفریق
• 7. نمایش اعداد علامت‌دار: مکمل دو
• 8. اعداد ممیز ثابت و ممیز شناور (استاندارد IEEE 754)
• 9. کدهای کاراکتری: ASCII و Unicode
• 10. مفاهیم اولیه جبر بولی و اصول آن
• 11. دروازه‌های منطقی پایه: AND, OR, NOT
• 12. دروازه‌های منطقی ترکیبی: NAND, NOR, XOR, XNOR
• 13. طراحی مدارهای منطقی ترکیبی
• 14. رمزگشاها (Decoders)
• 15. رمزگذارها (Encoders)
• 16. مالتی‌پلکسرها (Multiplexers)
• 17. دی‌مالتی‌پلکسرها (Demultiplexers)
• 18. مدارهای حسابی: نیم‌جمع‌کننده و تمام‌جمع‌کننده
• 19. جمع‌کننده‌های چند بیتی و انتشار رقم نقلی (Carry Propagation)
• 20. تفریق‌کننده‌ها و واحد منطق و حساب (ALU)
• 21. مبانی مدارهای ترتیبی: لچ‌ها و فلیپ‌فلاپ‌ها
• 22. انواع فلیپ‌فلاپ‌ها: SR, D, JK, T
• 23. ثبات‌ها (Registers) و ثبات‌های شیفتی (Shift Registers)
• 24. شمارنده‌ها (Counters): سنکرون و آسنکرون
• 25. واحد حافظه: مبانی RAM و ROM
• 26. معرفی واحد پردازش مرکزی (CPU)
• 27. مسیر داده (Datapath) و اجزای آن
• 28. واحد کنترل (Control Unit)
• 29. چرخه اجرای دستورالعمل: واکشی، رمزگشایی، اجرا
• 30. زبان ماشین و مجموعه دستورالعمل (Instruction Set Architecture - ISA)
• 31. مقایسه معماری‌های RISC و CISC
• 32. انواع دستورالعمل‌ها: انتقال داده
• 33. انواع دستورالعمل‌ها: حسابی و منطقی
• 34. انواع دستورالعمل‌ها: کنترل جریان (انشعاب و پرش)
• 35. حالت‌های آدرس‌دهی: فوری و مستقیم
• 36. حالت‌های آدرس‌دهی: غیرمستقیم و ثبات
• 37. حالت‌های آدرس‌دهی: شاخص‌دار و نسبی
• 38. طراحی یک پردازنده تک‌چرخه‌ای
• 39. سیگنال‌های کنترل برای مسیر داده تک‌چرخه‌ای
• 40. پیاده‌سازی واحد کنترل سخت‌سیمی (Hardwired)
• 41. مفهوم ریزبرنامه‌نویسی (Microprogramming)
• 42. واحد کنترل ریزبرنامه‌ریزی شده
• 43. ساختار ریزدستورالعمل‌ها و توالی‌یاب (Sequencer)
• 44. بررسی یک مجموعه دستورالعمل نمونه (مانند MIPS یا ARM)
• 45. سازماندهی ثبات‌های پردازنده
• 46. ثبات شمارنده برنامه (PC) و ثبات دستورالعمل (IR)
• 47. پشته (Stack) و ثبات اشاره‌گر پشته (Stack Pointer)
• 48. پرچم‌ها (Flags) و ثبات وضعیت برنامه (PSW)
• 49. مقدمه‌ای بر زبان اسمبلی
• 50. ساختار یک برنامه اسمبلی و شبه‌دستورها (Directives)
• 51. اسمبلرها: فرآیند ترجمه دو مرحله‌ای
• 52. نگاشت دستورالعمل‌های اسمبلی به کد ماشین
• 53. برنامه‌نویسی با دستورالعمل‌های انتقال داده و حسابی
• 54. پیاده‌سازی حلقه‌ها و ساختارهای شرطی در اسمبلی
• 55. زیربرنامه‌ها (Subroutines) و فراخوانی توابع
• 56. قراردادهای فراخوانی (Calling Conventions)
• 57. مدیریت پشته برای زیربرنامه‌ها و متغیرهای محلی
• 58. انتقال پارامترها و بازگرداندن مقادیر
• 59. ماکروها در زبان اسمبلی
• 60. فرآیند لینک کردن و بارگذاری (Linking and Loading)
• 61. سازماندهی ورودی/خروجی (I/O)
• 62. دسترسی به دستگاه‌های ورودی/خروجی
• 63. ورودی/خروجی نقشه‌برداری شده در حافظه (Memory-Mapped I/O)
• 64. ورودی/خروجی ایزوله (Isolated I/O)
• 65. ورودی/خروجی برنامه‌ریزی شده (Programmed I/O)
• 66. مفهوم وقفه (Interrupt)
• 67. ورودی/خروجی مبتنی بر وقفه (Interrupt-Driven I/O)
• 68. سخت‌افزار پردازش وقفه
• 69. وقفه‌های برداری و اولویت‌بندی وقفه‌ها
• 70. دسترسی مستقیم به حافظه (Direct Memory Access - DMA)
• 71. کنترلر DMA و عملکرد آن
• 72. سلسله مراتب حافظه
• 73. حافظه اصلی: مشخصات و انواع
• 74. حافظه RAM ایستا (SRAM) و RAM پویا (DRAM)
• 75. سازماندهی ماژول‌های حافظه و حافظه درهم‌بافته (Interleaving)
• 76. حافظه‌های فقط خواندنی (ROM, PROM, EPROM, EEPROM)
• 77. مفهوم حافظه نهان (Cache) و اصل محلی بودن
• 78. نگاشت مستقیم در حافظه نهان (Direct Mapping)
• 79. نگاشت انجمنی کامل در حافظه نهان (Fully Associative Mapping)
• 80. نگاشت انجمنی مجموعه‌ای در حافظه نهان (Set-Associative Mapping)
• 81. الگوریتم‌های جایگزینی بلوک: LRU, FIFO, Random
• 82. سیاست‌های نوشتن: Write-Through و Write-Back
• 83. اندازه‌گیری و بهبود عملکرد حافظه نهان
• 84. مفهوم حافظه مجازی
• 85. صفحه‌بندی (Paging) و جدول صفحات (Page Table)
• 86. بافر ترجمه نگاه به کنار (Translation Lookaside Buffer - TLB)
• 87. قطعه‌بندی (Segmentation)
• 88. گذرگاه‌ها (Buses): ساختار و پروتکل‌ها
• 89. داوری گذرگاه (Bus Arbitration)
• 90. استانداردهای گذرگاه: PCI, USB
• 91. پایپ‌لاینینگ: مفاهیم پایه و افزایش توان عملیاتی
• 92. مخاطرات داده (Data Hazards) و روش‌های مقابله
• 93. مخاطرات کنترلی (Control Hazards) و پیش‌بینی انشعاب
• 94. مخاطرات ساختاری (Structural Hazards)
• 95. معماری‌های سوپراسکالر و اجرای خارج از نوبت
• 96. پردازش موازی و طبقه‌بندی فلین (Flynn's Taxonomy)
• 97. معماری‌های چندپردازنده‌ای (Multiprocessor Systems)
• 98. انسجام حافظه نهان (Cache Coherence) در سیستم‌های چندپردازنده‌ای
• 99. معماری‌های چندهسته‌ای (Multi-core Architectures)
• 100. روندهای آینده در معماری کامپیوتر