فلش‌کارت‌های آموزشی تسلط بر برنامه‌نویسی همزمان و موازی در هسکل: افزایش کارایی و مقیاس‌پذیری سیستم‌ها

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسلط بر برنامه‌نویسی همزمان و موازی در هسکل: افزایش کارایی و مقیاس‌پذیری سیستم‌ها

موضوع کلی: برنامه‌نویسی عملکرد بالا و مقیاس‌پذیر

موضوع میانی: اصول و الگوهای برنامه‌نویسی موازی و همگام

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه: چرا هسکل برای برنامه‌نویسی همزمان و موازی؟
• 2. بخش اول: مبانی و پیش‌نیازها
• 3. مدل ارزیابی در هسکل: ارزیابی کند (Lazy Evaluation)
• 4. فرم نرمال ضعیف سر (WHNF) و فرم نرمال (NF)
• 5. مفهوم Thunk و نقش آن در ارزیابی کند
• 6. خلوص (Purity) و تاثیر آن بر همزمانی و موازی‌سازی
• 7. سیستم زمان‌اجرای GHC (GHC Runtime System)
• 8. مفهوم Capability و HEC (Haskell Execution Context)
• 9. زمان‌بند (Scheduler) در GHC و نحوه کار آن
• 10. تمایز کلیدی بین همزمانی (Concurrency) و موازی‌سازی (Parallelism)
• 11. آشنایی با کامپایلر GHC و فلگ‌های مرتبط: threaded- و rtsopts-
• 12. بخش دوم: برنامه‌نویسی همزمان (Concurrency)
• 13. شروع کار با همزمانی: معرفی تابع forkIO
• 14. مفهوم Thread و ThreadId در هسکل
• 15. مدیریت چرخه‌ی حیات Threadها: killThread و myThreadId
• 16. ارتباط اولیه بین Threadها: معرفی MVar
• 17. MVar به عنوان یک متغیر همزمان قابل نوشتن و خواندن
• 18. استفاده از MVar به عنوان قفل (Lock)
• 19. الگوی تولیدکننده-مصرف‌کننده با استفاده از MVar
• 20. پیاده‌سازی یک کانال ارتباطی ساده با MVar
• 21. مدیریت منابع با MVar: پیاده‌سازی یک Pool
• 22. کانال‌های ارتباطی: معرفی Chan
• 23. ارتباط یک-به-یک و یک-به-چند با Chan
• 24. پیاده‌سازی کانال‌های تکراری (Duplicate Channels)
• 25. مدیریت استثناها (Exceptions) در محیط همزمان
• 26. استثناهای همزمان (Asynchronous Exceptions) و چالش‌های آن
• 27. توابع catch, try و handle برای مدیریت استثناها
• 28. کنترل تحویل استثناهای همزمان: mask و uninterruptibleMask
• 29. بخش سوم: حافظه تراکنشی نرم‌افزاری (Software Transactional Memory - STM)
• 30. معرفی STM: راه حلی برای بن‌بست و شرایط مسابقه
• 31. مفهوم تراکنش (Transaction) و اتمی بودن (Atomicity)
• 32. متغیرهای تراکنشی: معرفی TVar
• 33. توابع بنیادین STM: اatomically, readTVar, writeTVar
• 34. قدرت ترکیب‌پذیری (Composability) در STM
• 35. مسدود کردن و تلاش مجدد: تابع retry
• 36. ترکیب تراکنش‌های جایگزین: تابع orElse
• 37. پیاده‌سازی الگوهای همزمانی رایج با STM
• 38. متغیرهای تراکنشی پیشرفته‌تر: TChan, TQueue, TMVar
• 39. مقایسه MVar و TMVar
• 40. مدیریت استثناها در تراکنش‌های STM
• 41. STM در عمل: پیاده‌سازی یک سیستم حساب بانکی ساده
• 42. الگوهای طراحی پیشرفته با STM
• 43. بخش چهارم: برنامه‌نویسی موازی (Parallelism)
• 44. مبانی موازی‌سازی: ایجاد جرقه‌ها (Sparks)
• 45. مونَد Eval و نقش آن در کنترل ارزیابی
• 46. توابع بنیادین موازی‌سازی: rpar و rseq
• 47. ارتباط بین rpar/rseq و مدل ارزیابی کند (WHNF/NF)
• 48. استراتژی‌های ارزیابی (Evaluation Strategies): انتزاعی برای موازی‌سازی
• 49. معرفی کتابخانه parallel و تابع using
• 50. استراتژی‌های پایه: rpar, rseq, rdeepseq
• 51. ترکیب استراتژی‌ها برای ساختارهای داده پیچیده
• 52. موازی‌سازی لیست‌ها: استراتژی evalList
• 53. موازی‌سازی ساختارهای Traversable: استراتژی evalTraversable
• 54. نوشتن استراتژی‌های ارزیابی سفارشی
• 55. الگوریتم‌های موازی کلاسیک: map و reduce موازی
• 56. مثال عملی: موازی‌سازی الگوریتم k-means
• 57. مثال عملی: موازی‌سازی یک جستجوی عددی
• 58. قانون امدال (Amdahl's Law) و محدودیت‌های موازی‌سازی
• 59. مشکلات رایج در موازی‌سازی: دانه‌بندی (Granularity)
• 60. مشکلات رایج: وابستگی داده‌ها و گلوگاه‌های ترتیبی
• 61. بخش پنجم: پروفایل‌سنجی و بهینه‌سازی عملکرد
• 62. چرا اندازه‌گیری عملکرد ضروری است؟
• 63. فعال‌سازی پروفایل‌سنجی در GHC: فلگ‌های prof- و fprof-auto-
• 64. آشنایی با Cost Centre و نحوه تعریف آن‌ها
• 65. تحلیل خروجی پروفایل‌سنجی (فایل prof.)
• 66. پروفایل‌سنجی حافظه (Heap Profiling)
• 67. انواع پروفایل حافظه: by type, by cost centre, biographica
• 68. معرفی ابزار ThreadScope برای تحلیل برنامه‌های موازی و همزمان
• 69. تولید eventlog برای ThreadScope با فلگ l-
• 70. تحلیل نمودارهای ThreadScope: فعالیت HECها و GC
• 71. شناسایی جرقه‌های ایجاد شده، اجرا شده و هدر رفته (Fizzled Sparks)
• 72. تشخیص و رفع مشکلات عملکردی با استفاده از ابزارهای پروفایل‌سنجی
• 73. تنظیمات پیشرفته سیستم زمان‌اجرای GHC (RTS Options)
• 74. تنظیم تعداد Capabilityها با N-
• 75. بهینه‌سازی Garbage Collector برای برنامه‌های موازی
• 76. مطالعه موردی: پروفایل‌سنجی و بهینه‌سازی یک برنامه از ابتدا تا انتها
• 77. بخش ششم: کتابخانه‌ها و الگوهای پیشرفته
• 78. معرفی کتابخانه async: همزمانی ساختاریافته (Structured Concurrency)
• 79. مقایسه async و forkIO
• 80. توابع اصلی async: اasync, wait, poll, cancel
• 81. اجرای همزمان و جمع‌آوری نتایج با waitAny و waitEither
• 82. رقابت بین تسک‌ها: تابع race
• 83. استفاده از اپلیکاتیو Concurrently برای سادگی کد
• 84. مدیریت استثناها در کتابخانه async
• 85. پیاده‌سازی الگوی Worker Pool با استفاده از async
• 86. الگوهای ارتباطی پیشرفته: کانال‌های نامحدود و محدود
• 87. موازی‌سازی داده‌محور (Data Parallelism)
• 88. معرفی مختصر کتابخانه‌های Repa و massiv برای پردازش آرایه‌ای با عملکرد بالا
• 89. مفهوم فیوژن (Fusion) و حذف ساختارهای داده میانی
• 90. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی توزیع‌شده با Cloud Haskell
• 91. بخش هفتم: مطالعات موردی و جمع‌بندی
• 92. مطالعه موردی ۱: ساخت یک وب کرالر (Web Crawler) همزمان
• 93. مطالعه موردی ۲: پیاده‌سازی یک سرور چت همزمان با STM
• 94. مطالعه موردی ۳: پردازش موازی یک مجموعه داده بزرگ
• 95. مطالعه موردی ۴: حل یک مسئله علمی با استفاده از استراتژی‌های موازی‌سازی
• 96. بازبینی الگوهای طراحی کلیدی در برنامه‌نویسی همزمان
• 97. بازبینی الگوهای طراحی کلیدی در برنامه‌نویسی موازی
• 98. اشتباهات متداول و نحوه اجتناب از آن‌ها
• 99. جمع‌بندی و نگاهی به آینده برنامه‌نویسی عملکرد بالا در هسکل