فلش‌کارت‌های آموزشی مهارت‌های پیشرفته بلادرنگ: برنامه‌نویسی چندنخی با ThreadX و MIPS

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره مهارت‌های پیشرفته بلادرنگ: برنامه‌نویسی چندنخی با ThreadX و MIPS

موضوع کلی: توسعه نرم‌افزار سیستم‌های نهفته

موضوع میانی: برنامه‌نویسی بلادرنگ و مدیریت همزمانی

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های نهفته و بلادرنگ
• 2. طبقه‌بندی سیستم‌های بلادرنگ: سخت، نرم و سفت
• 3. نقش و ضرورت سیستم‌عامل بلادرنگ (RTOS)
• 4. معرفی جامع سیستم‌عامل ThreadX و اکوسیستم آن
• 5. مروری بر معماری MIPS: رجیسترها و سازمان حافظه
• 6. مجموعه دستورالعمل‌های پایه در MIPS
• 7. راه‌اندازی محیط توسعه: Toolchain و شبیه‌ساز
• 8. ساختار یک پروژه ThreadX: از فایل ورودی تا فایل اجرایی
• 9. تابع اصلی برنامه: `tx_application_define`
• 10. کامپایل، لینک و اجرای اولین برنامه
• 11. اصول اشکال‌زدایی (Debugging) در محیط نهفته
• 12. مفاهیم اساسی همزمانی: چالش‌ها و راهکارها
• 13. مفهوم نخ (Thread) و تفاوت آن با فرآیند (Process)
• 14. ویژگی‌های یک نخ: پشته، اولویت، و نقطه ورود
• 15. چرخه حیات و حالات مختلف یک نخ (Thread States)
• 16. زمان‌بندی پیشگیرانه (Preemptive Scheduling) مبتنی بر اولویت
• 17. مفهوم تعویض زمینه (Context Switching)
• 18. ایجاد یک نخ با `tx_thread_create`
• 19. پایان دادن و حذف یک نخ با `tx_thread_delete`
• 20. تعلیق یک نخ با `tx_thread_suspend`
• 21. فعال‌سازی مجدد یک نخ با `tx_thread_resume`
• 22. ایجاد تأخیر و به خواب بردن نخ با `tx_thread_sleep`
• 23. واگذاری داوطلبانه پردازنده با `tx_thread_relinquish`
• 24. زمان‌بندی گردشی (Round-Robin) با Time-Slicing
• 25. پیکربندی و فعال‌سازی Time-Slicing
• 26. تغییر اولویت یک نخ در زمان اجرا
• 27. نخ بیکار سیستم (System Idle Thread) و کاربردهای آن
• 28. مدیریت پشته نخ و محاسبه اندازه مورد نیاز
• 29. تشخیص و جلوگیری از سرریز پشته (Stack Overflow)
• 30. دریافت اطلاعات و آمار عملکرد نخ‌ها
• 31. مسئله بخش بحرانی (Critical Section)
• 32. شرایط رقابتی (Race Condition) و مثال‌های عملی
• 33. قفل‌های انحصاری (Mutex) به عنوان راه‌حل
• 34. ایجاد و حذف یک Mutex
• 35. درخواست و آزادسازی یک Mutex (`tx_mutex_get` و `tx_mutex_put`)
• 36. مسئله بن‌بست (Deadlock) و شرایط وقوع آن
• 37. استراتژی‌های پیشگیری و اجتناب از بن‌بست
• 38. مفهوم سمافور (Semaphore) و کاربردهای آن
• 39. سمافورهای شمارشی (Counting Semaphores)
• 40. ایجاد و حذف سمافور شمارشی
• 41. عملیات `get` روی سمافور شمارشی
• 42. عملیات `put` روی سمافور شمارشی
• 43. سمافورهای دودویی (Binary Semaphores)
• 44. مقایسه سمافور دودویی و Mutex
• 45. الگوی طراحی تولیدکننده-مصرف‌کننده (Producer-Consumer)
• 46. پیاده‌سازی الگوی تولیدکننده-مصرف‌کننده با سمافور
• 47. الگوی طراحی خوانندگان-نویسندگان (Readers-Writers)
• 48. پرچم‌های رویداد (Event Flags) برای همگام‌سازی پیچیده
• 49. ایجاد و حذف یک گروه از پرچم‌های رویداد
• 50. تنظیم پرچم‌های رویداد با `tx_event_flags_set`
• 51. دریافت پرچم‌های رویداد با `tx_event_flags_get`
• 52. گزینه‌های `AND` و `OR` در دریافت پرچم‌ها
• 53. گزینه `CLEAR` در دریافت و تنظیم پرچم‌ها
• 54. مشکل وارونگی اولویت (Priority Inversion)
• 55. راه حل: وراثت اولویت (Priority Inheritance)
• 56. فعال‌سازی و استفاده از وراثت اولویت در Mutex های ThreadX
• 57. انتخاب ابزار همگام‌سازی مناسب برای هر سناریو
• 58. صف‌های پیام (Message Queues) برای انتقال داده
• 59. ایجاد و حذف یک صف پیام
• 60. ارسال پیام به صف با `tx_queue_send`
• 61. دریافت پیام از صف با `tx_queue_receive`
• 62. ارسال پیام فوری به ابتدای صف
• 63. ارسال پیام بدون کپی کردن (Pointer Queues)
• 64. پیکربندی اندازه پیام و ظرفیت صف
• 65. دریافت اطلاعات و وضعیت صف پیام
• 66. مدیریت خطا در عملیات صف
• 67. مقایسه صف پیام با سایر مکانیزم‌های ارتباطی
• 68. چالش‌های مدیریت حافظه در سیستم‌های بلادرنگ
• 69. مشکل تجزیه حافظه (Memory Fragmentation)
• 70. استخرهای بایت حافظه (Byte Memory Pools)
• 71. ایجاد و حذف استخر بایت
• 72. تخصیص و آزادسازی حافظه از استخر بایت
• 73. استخرهای بلوک حافظه (Block Memory Pools)
• 74. ایجاد و حذف استخر بلوک
• 75. تخصیص و آزادسازی حافظه از استخر بلوک
• 76. تیک ساعت سیستم (System Tick) و نقش آن
• 77. تایمرهای کاربردی (Application Timers)
• 78. ایجاد و حذف یک تایمر
• 79. فعال‌سازی و غیرفعال‌سازی تایمر
• 80. تغییر مشخصات تایمر در زمان اجرا
• 81. تایمرهای یک‌باره (One-Shot) در مقابل تایمرهای دوره‌ای (Periodic)
• 82. مدیریت وقفه‌ها (Interrupts) در معماری MIPS
• 83. نوشتن روتین سرویس وقفه (ISR)
• 84. تعامل ISR با ThreadX و محدودیت‌ها
• 85. پردازش معوق وقفه (Deferred Interrupt Processing)
• 86. تحلیل رفتار سیستم با ابزار TraceX
• 87. تکنیک‌های پیشرفته اشکال‌زدایی برنامه‌های چندنخی
• 88. استفاده از کتابخانه‌های استاندارد C به صورت Thread-Safe
• 89. الگوهای طراحی مبتنی بر رویداد (Event-Driven)
• 90. پیاده‌سازی ماشین‌های حالت (State Machines) با ThreadX
• 91. یکپارچه‌سازی درایورهای سخت‌افزاری
• 92. راهبردهای مدیریت خطا و بازیابی سیستم
• 93. استفاده از تایمر نگهبان (Watchdog Timer)
• 94. ماژول‌های ThreadX برای بارگذاری کد پویا
• 95. پیکربندی پیشرفته ThreadX از طریق `tx_user.h`
• 96. بهینه‌سازی مصرف حافظه (Footprint Optimization)
• 97. تکنیک‌های بهینه‌سازی سرعت و کاهش تأخیر (Latency)
• 98. پروژه نهایی: طراحی یک سیستم کنترل بلادرنگ
• 99. پروژه نهایی: پیاده‌سازی، تست و تحلیل عملکرد