🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: سفر به قلب سیستم‌های کامپیوتری: کشف ساختار و عملکرد از دیدگاه GI-NTG 1974

موضوع کلی: علوم و مهندسی کامپیوتر

موضوع میانی: معماری و اصول بهره‌برداری از سیستم‌های کامپیوتری

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر ساختار و عملکرد سیستم‌های محاسباتی
• 2. نگاهی به کنفرانس GI-NTG 1974 و اهمیت تاریخی آن
• 3. کامپیوتر چیست؟ تعریف مفاهیم پایه
• 4. مدل‌های انتزاعی یک سیستم کامپیوتری
• 5. نقشه راه دوره: از گیت منطقی تا سیستم‌های عامل
• 6. سیستم‌های اعداد: باینری، اکتال و هگزادسیمال
• 7. جبر بولی و اصول منطق دیجیتال
• 8. گیت‌های منطقی پایه: AND, OR, NOT, XOR
• 9. مدارهای ترکیبی (Combinational Circuits): جمع‌کننده‌ها و مقایسه‌کننده‌ها
• 10. مالتی‌پلکسرها و دی‌مالتی‌پلکسرها
• 11. مدارهای ترتیبی (Sequential Circuits): لچ‌ها و فلیپ-فلاپ‌ها
• 12. ثبات‌ها (Registers) و شیفت رجیسترها
• 13. شمارنده‌ها (Counters) و کاربردهای آن‌ها
• 14. ماشین‌های حالت متناهی (Finite State Machines)
• 15. طراحی واحد حساب و منطق (ALU)
• 16. معماری فون نویمان: کامپیوتر با برنامه ذخیره شده
• 17. اجزای اصلی یک کامپیوتر: پردازنده، حافظه، ورودی/خروجی
• 18. گذرگاه سیستم (System Bus): شاهراه اطلاعات
• 19. چرخه دستورالعمل: Fetch, Decode, Execute
• 20. معرفی مجموعه دستورالعمل (Instruction Set Architecture - ISA)
• 21. نمایش داده‌ها: اعداد صحیح و ممیز شناور
• 22. سازمان‌دهی واحد پردازش مرکزی (CPU)
• 23. نقش واحد کنترل (Control Unit)
• 24. ثبات‌های پردازنده و کاربرد آن‌ها
• 25. نگاهی به معماری‌های غیر فون نویمان (مانند هاروارد)
• 26. انواع مجموعه دستورالعمل: CISC در برابر RISC
• 27. حالت‌های آدرس‌دهی (Addressing Modes)
• 28. قالب‌بندی دستورالعمل‌ها (Instruction Formats)
• 29. طراحی مسیر داده (Datapath)
• 30. عملکرد واحد کنترل: سیگنال‌های کنترلی
• 31. طراحی واحد کنترل سیم‌بندی شده (Hardwired Control)
• 32. مفهوم ریزبرنامه‌نویسی (Microprogramming)
• 33. طراحی واحد کنترل ریزبرنامه‌ریزی شده
• 34. توالی‌یاب ریزدستورات (Micro-sequencer)
• 35. افق و عمق ریزبرنامه‌نویسی
• 36. پایپ‌لاینینگ (Pipelining): افزایش توان عملیاتی
• 37. مخاطرات پایپ‌لاین (Hazards): ساختاری، داده‌ای و کنترلی
• 38. مدیریت وقفه‌ها (Interrupts) در سطح پردازنده
• 39. پردازش استثناها (Exceptions)
• 40. سلسله مراتب حافظه: سرعت، هزینه و ظرفیت
• 41. حافظه اصلی (Main Memory): RAM و ROM
• 42. فناوری‌های حافظه: SRAM و DRAM
• 43. سازمان‌دهی حافظه و آدرس‌دهی
• 44. حافظه درهم‌بافته (Interleaved Memory)
• 45. حافظه نهان (Cache): اصول و مبانی
• 46. نگاشت مستقیم (Direct Mapping) در کش
• 47. نگاشت انجمنی (Associative Mapping) در کش
• 48. نگاشت انجمنی-مجموعه‌ای (Set-Associative Mapping) در کش
• 49. الگوریتم‌های جایگزینی در کش: LRU, FIFO
• 50. بهبود عملکرد کش: اندازه بلوک و سطوح چندگانه
• 51. سیاست‌های نوشتن در کش: Write-Through و Write-Back
• 52. حافظه مجازی (Virtual Memory): انگیزه و مفاهیم
• 53. صفحه‌بندی (Paging) و جداول صفحه
• 54. قطعه‌بندی (Segmentation)
• 55. بافر ترجمه سریع (TLB - Translation Lookaside Buffer)
• 56. حفاظت از حافظه (Memory Protection)
• 57. مبانی سیستم‌های ورودی/خروجی (I/O)
• 58. دستگاه‌های جانبی: از کارت‌خوان تا ترمینال
• 59. ورودی/خروجی برنامه‌ریزی شده (Programmed I/O)
• 60. ورودی/خروجی مبتنی بر وقفه (Interrupt-Driven I/O)
• 61. دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)
• 62. کانال‌های ورودی/خروجی و پردازنده‌های I/O
• 63. ساختار گذرگاه‌های ورودی/خروجی
• 64. پروتکل‌های ارتباطی و Handshaking
• 65. واسط‌های استاندارد (Interfaces)
• 66. مدیریت دستگاه‌ها توسط سیستم‌عامل
• 67. نقش سیستم‌عامل در مدیریت سخت‌افزار
• 68. فرآیند (Process) و حالت‌های آن
• 69. تعویض زمینه (Context Switching) و سربار آن
• 70. پشتیبانی سخت‌افزاری برای زمان‌بندی پردازنده
• 71. مدیریت حافظه توسط سیستم‌عامل: تخصیص پیوسته
• 72. پشتیبانی سخت‌افزاری برای صفحه‌بندی و قطعه‌بندی
• 73. همگام‌سازی فرآیندها: دستورالعمل‌های اتمی (Test-and-Set)
• 74. بن‌بست (Deadlock): دیدگاه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری
• 75. فراخوانی‌های سیستمی (System Calls) و حالت‌های پردازنده
• 76. حالت کاربر در برابر حالت هسته (User vs. Kernel Mode)
• 77. سیستم فایل: ساختار و پیاده‌سازی روی دیسک
• 78. امنیت و حفاظت در سطح سخت‌افزار
• 79. بوت شدن سیستم: از ROM تا بارگذاری سیستم‌عامل
• 80. مقدمه‌ای بر شبکه‌های کامپیوتری و سیستم‌های توزیع‌شده
• 81. سوئیچینگ مداری در برابر سوئیچینگ بسته
• 82. توپولوژی‌های اولیه شبکه: گذرگاه، ستاره و حلقه
• 83. پروتکل‌ها و لایه‌بندی ارتباطات
• 84. سیستم‌های چندپردازنده‌ای (Multiprocessor Systems)
• 85. همگام‌سازی و ارتباط بین پردازنده‌ها
• 86. سیستم‌های چندکامپیوتری (Multicomputer Systems)
• 87. ارتباط بین کامپیوترها: مفاهیم اولیه شبکه
• 88. معیارهای ارزیابی عملکرد سیستم
• 89. بنچمارک‌ها و تحلیل کارایی
• 90. قابلیت اطمینان (Reliability) و در دسترس بودن (Availability)
• 91. کدهای تشخیص و تصحیح خطا (ECC)
• 92. افزونگی (Redundancy) سخت‌افزاری
• 93. تحمل‌پذیری خطا (Fault Tolerance)
• 94. تشخیص خطا و بازیابی سیستم
• 95. مدل‌سازی عملکرد: تئوری صف
• 96. شبیه‌سازی ساختار سیستم‌های کامپیوتری
• 97. تحلیل تنگناها (Bottleneck Analysis)
• 98. ظهور ریزپردازنده‌ها و آینده محاسبات
• 99. معماری‌های خاص منظوره (Special-Purpose Architectures)
• 100. آینده معماری کامپیوتر از دیدگاه دهه ۱۹۷۰

سفر به قلب سیستم‌های کامپیوتری: کشف ساختار و عملکرد از دیدگاه GI-NTG 1974