فلش‌کارت‌های آموزشی برنامه‌نویسی برای کامپیوترهای دیجیتال: کاوشی در قلب ماشین

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره برنامه‌نویسی برای کامپیوترهای دیجیتال: کاوشی در قلب ماشین

موضوع کلی: مبانی برنامه‌نویسی و علوم کامپیوتر

موضوع میانی: برنامه‌نویسی سطح پایین و معماری سخت‌افزار

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر کامپیوترهای دیجیتال
• 2. تاریخچه ماشین‌های محاسبه: از پاسکال تا فون نویمان
• 3. مفهوم برنامه و الگوریتم
• 4. معماری فون نویمان: قلب کامپیوتر مدرن
• 5. واحد پردازش مرکزی (CPU): مغز عملیات
• 6. حافظه اصلی (Main Memory): انبار داده‌ها و دستورالعمل‌ها
• 7. واحدهای ورودی و خروجی (I/O): پل ارتباطی با جهان
• 8. چرخه پردازش دستورالعمل: Fetch-Decode-Execute
• 9. زبان ماشین: زبان مادری کامپیوتر
• 10. از زبان ماشین تا زبان‌های سطح بالا: یک نمای کلی
• 11. سیستم اعداد دودویی (باینری): مبنای محاسبات دیجیتال
• 12. نمایش اعداد صحیح بدون علامت
• 13. نمایش اعداد صحیح علامت‌دار: مکمل دو
• 14. سیستم‌های اعداد هشت (اکتال) و شانزده (هگزادسیمال)
• 15. عملیات حسابی باینری: جمع و تفریق
• 16. عملیات منطقی بیتی: AND, OR, NOT, XOR
• 17. شیفت‌های منطقی و حسابی
• 18. نمایش اعداد ممیز شناور
• 19. کدهای کاراکتری: از ASCII تا یونیکد
• 20. مفهوم کلمه (Word) و بایت (Byte) در حافظه
• 21. آناتومی دقیق CPU: واحد محاسبه و منطق (ALU)
• 22. واحد کنترل (Control Unit) و نقش آن
• 23. ثبات‌ها (Registers): حافظه فوق سریع پردازنده
• 24. ثبات‌های خاص: شمارنده برنامه (PC) و اشاره‌گر پشته (SP)
• 25. گذرگاه‌ها (Buses): شاهراه‌های انتقال داده
• 26. سیگنال ساعت (Clock) و همگام‌سازی عملیات
• 27. ساختار حافظه و آدرس‌دهی
• 28. حافظه فقط خواندنی (ROM) و حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)
• 29. سلسله مراتب حافظه: کش، حافظه اصلی، حافظه جانبی
• 30. ارتباط بین CPU و حافظه
• 31. مجموعه دستورالعمل (Instruction Set Architecture - ISA)
• 32. فرمت دستورالعمل‌ها: کد عملیات (Opcode) و عملوندها (Operands)
• 33. دستورالعمل‌های انتقال داده
• 34. دستورالعمل‌های حسابی
• 35. دستورالعمل‌های منطقی
• 36. دستورالعمل‌های پرش شرطی و غیرشرطی
• 37. دستورالعمل‌های فراخوانی زیرروال
• 38. دستورالعمل‌های کار با پشته
• 39. حالت‌های مختلف آدرس‌دهی: فوری، مستقیم، غیرمستقیم
• 40. تحلیل یک برنامه ساده در زبان ماشین
• 41. معرفی زبان اسمبلی: چرا به آن نیاز داریم؟
• 42. نمادهای حافظه (Mnemonics) در برابر کدهای باینری
• 43. ساختار یک برنامه اسمبلی
• 44. اسمبلر (Assembler): مترجم زبان اسمبلی
• 45. دستورات شبه (Pseudo-operations) و دایرکتیوها
• 46. تعریف داده‌ها و متغیرها در اسمبلی
• 47. برچسب‌ها (Labels) و کنترل جریان برنامه
• 48. پیاده‌سازی حلقه‌ها در اسمبلی
• 49. پیاده‌سازی ساختارهای شرطی (if-then-else)
• 50. کار با آرایه‌ها و رشته‌ها
• 51. عملیات ریاضی پیچیده‌تر: ضرب و تقسیم
• 52. ماکروها در اسمبلی: اتوماسیون کدنویسی
• 53. پیوند (Linking) فایل‌های اسمبلی مجزا
• 54. اشکال‌زدایی (Debugging) برنامه‌های سطح پایین
• 55. مقایسه معماری‌های RISC و CISC از دیدگاه اسمبلی
• 56. نقشه حافظه یک فرآیند
• 57. بخش کد (Code Segment)، بخش داده (Data Segment)
• 58. مفهوم پشته (Stack) و کاربردهای آن
• 59. مفهوم هیپ (Heap) و تخصیص حافظه پویا
• 60. اشاره‌گرها و محاسبات آدرس
• 61. تراز بندی داده‌ها در حافظه
• 62. Endianness: کوچک-پایان در برابر بزرگ-پایان
• 63. مقدمه‌ای بر حافظه مجازی
• 64. خطای صفحه (Page Fault) چیست؟
• 65. مدیریت حافظه توسط سیستم‌عامل: یک نمای کلی
• 66. زیرروال‌ها (Subroutines) و توابع (Functions)
• 67. مکانیزم فراخوانی و بازگشت
• 68. پشته فراخوانی (Call Stack) و قاب پشته (Stack Frame)
• 69. قراردادهای فراخوانی (Calling Conventions)
• 70. ارسال پارامترها به توابع: از طریق ثبات‌ها
• 71. ارسال پارامترها به توابع: از طریق پشته
• 72. متغیرهای محلی و ذخیره‌سازی آن‌ها
• 73. بازگشت مقدار از توابع
• 74. توابع بازگشتی (Recursive Functions) در سطح ماشین
• 75. کتابخانه‌های استاندارد و پیوند با آن‌ها
• 76. اصول ورودی/خروجی (I/O)
• 77. دستگاه‌های ورودی/خروجی متداول
• 78. کنترلرهای دستگاه (Device Controllers)
• 79. ورودی/خروجی با نگاشت حافظه (Memory-Mapped I/O)
• 80. ورودی/خروجی با نگاشت پورت (Port-Mapped I/O)
• 81. ورودی/خروجی برنامه‌ریزی شده (Polling)
• 82. ورودی/خروجی مبتنی بر وقفه (Interrupt-Driven I/O)
• 83. جدول بردار وقفه (Interrupt Vector Table)
• 84. دسترسی مستقیم به حافظه (Direct Memory Access - DMA)
• 85. بافرینگ (Buffering) در عملیات ورودی/خروجی
• 86. پیاده‌سازی آرایه‌ها در سطح حافظه
• 87. پیاده‌سازی لیست‌های پیوندی
• 88. الگوریتم جستجوی خطی
• 89. الگوریتم جستجوی دودویی
• 90. الگوریتم مرتب‌سازی حبابی
• 91. الگوریتم مرتب‌سازی درجی
• 92. جداول درهم‌سازی (Hash Tables) از دیدگاه حافظه
• 93. دستکاری بیت‌ها برای بهینه‌سازی
• 94. تولید اعداد شبه تصادفی
• 95. تحلیل پیچیدگی الگوریتم‌ها در سطح دستورالعمل
• 96. کامپایلرها: پل بین زبان سطح بالا و اسمبلی
• 97. لینکرها (Linkers): ترکیب قطعات کد
• 98. لودرها (Loaders): آماده‌سازی برنامه برای اجرا
• 99. نقش سیستم عامل در اجرای برنامه
• 100. آینده برنامه‌نویسی سطح پایین و اهمیت درک ماشین