فلش‌کارت‌های آموزشی طراحی و پیاده‌سازی ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر قفل

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره طراحی و پیاده‌سازی ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر قفل

موضوع کلی: علوم کامپیوتر و مهندسی نرم‌افزار

موضوع میانی: ساختمان داده‌ها و الگوریتم‌ها

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر ساختمان داده‌های همزمان
• 2. اصول همزمانی و موازی‌سازی
• 3. چالش‌های طراحی ساختمان داده‌های همزمان
• 4. قفل‌ها و انواع آن‌ها
• 5. قفل‌های انحصاری (Mutex)
• 6. قفل‌های خواندن/نوشتن (Read-Write Locks)
• 7. قفل‌های خوش‌بینانه (Optimistic Locks)
• 8. قفل‌های بدبینانه (Pessimistic Locks)
• 9. استراتژی‌های قفل‌گذاری
• 10. قفل‌گذاری سلسله مراتبی (Hierarchical Locking)
• 11. قفل‌گذاری در سطح داده (Data-Level Locking)
• 12. قفل‌گذاری در سطح عملیات (Operation-Level Locking)
• 13. قفل‌گذاری بر روی کل ساختار (Coarse-Grained Locking)
• 14. قفل‌گذاری دقیق (Fine-Grained Locking)
• 15. قفل‌گذاری بدون قفل (Lock-Free)
• 16. قفل‌گذاری با انتظار فعال (Spinlocks)
• 17. انواع بن‌بست (Deadlock)
• 18. روش‌های تشخیص بن‌بست
• 19. روش‌های جلوگیری از بن‌بست
• 20. روش‌های اجتناب از بن‌بست
• 21. ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر لیست پیوندی
• 22. پیاده‌سازی لیست پیوندی همزمان با قفل‌گذاری دقیق
• 23. پیاده‌سازی لیست پیوندی همزمان با قفل‌گذاری در سطح گره
• 24. مدیریت همزمان صف‌ها
• 25. پیاده‌سازی صف همزمان با قفل‌های انحصاری
• 26. پیاده‌سازی صف همزمان با قفل‌های خواندن/نوشتن
• 27. ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر پشته
• 28. پیاده‌سازی پشته همزمان با قفل‌گذاری
• 29. ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر جدول هش
• 30. پیاده‌سازی جدول هش همزمان با قفل‌گذاری در سطح سطل
• 31. پیاده‌سازی جدول هش همزمان با قفل‌گذاری در سطح گره
• 32. ساختمان داده‌های همزمان مبتنی بر درخت
• 33. پیاده‌سازی درخت جستجوی دودویی همزمان
• 34. پیاده‌سازی درخت B همزمان
• 35. کاهش قفل‌گذاری در درخت‌ها
• 36. الگوریتم‌های تراکنش در حافظه (Transactional Memory)
• 37. حافظه تراکنشی نرم‌افزاری (STM)
• 38. حافظه تراکنشی سخت‌افزاری (HTM)
• 39. مقایسه STM و HTM
• 40. الگوریتم‌های بدون قفل (Lock-Free Algorithms)
• 41. عملیات اتمی (Atomic Operations)
• 42. دستورالعمل‌های اتمی در معماری‌های مختلف
• 43. الگوریتم‌های مبتنی بر مقایسه و مبادله (Compare-and-Swap)
• 44. ساختمان داده‌های بدون قفل: لیست پیوندی
• 45. ساختمان داده‌های بدون قفل: صف
• 46. ساختمان داده‌های بدون قفل: پشته
• 47. ساختمان داده‌های بدون قفل: شمارنده
• 48. ساختمان داده‌های بدون قفل: جدول هش
• 49. الگوریتم‌های با انتظار کم (Wait-Free Algorithms)
• 50. چالش‌های طراحی الگوریتم‌های با انتظار کم
• 51. کاربرد الگوریتم‌های با انتظار کم
• 52. مدیریت حافظه در سیستم‌های همزمان
• 53. جاروگر زباله (Garbage Collection) در محیط همزمان
• 54. روش‌های تخصیص حافظه همزمان
• 55. بهینه‌سازی عملکرد ساختمان داده‌های همزمان
• 56. تست و ارزیابی ساختمان داده‌های همزمان
• 57. ابزارهای شبیه‌سازی همزمانی
• 58. معیارهای ارزیابی عملکرد
• 59. مقیاس‌پذیری ساختمان داده‌های همزمان
• 60. مطالعات موردی در طراحی ساختمان داده‌های همزمان
• 61. سیستم‌های عامل و ساختمان داده‌های همزمان
• 62. پایگاه‌های داده و ساختمان داده‌های همزمان
• 63. شبکه‌ها و ساختمان داده‌های همزمان
• 64. پردازش توزیع‌شده و ساختمان داده‌های همزمان
• 65. امنیت در ساختمان داده‌های همزمان
• 66. مدیریت وضعیت خطا در سیستم‌های همزمان
• 67. استفاده از الگوهای طراحی در ساختمان داده‌های همزمان
• 68. الگوی استراتژی در طراحی همزمان
• 69. الگوی کارخانه در طراحی همزمان
• 70. الگوی ناظر در طراحی همزمان
• 71. طراحی ساختمان داده‌های همزمان برای معماری‌های NUMA
• 72. بهینه‌سازی دسترسی به حافظه در NUMA
• 73. قفل‌گذاری آگاه از NUMA
• 74. ساختمان داده‌های همزمان برای پردازنده‌های چند هسته‌ای
• 75. هماهنگ‌سازی بین هسته‌ای
• 76. مدیریت کش در سیستم‌های همزمان
• 77. تکنیک‌های پیشگیری از رقابت (Contention)
• 78. کاهش تراکم قفل‌گذاری
• 79. مدیریت زمان‌بندی در سیستم‌های همزمان
• 80. مسائل زمان‌بندی و تأثیر آن بر ساختمان داده‌ها
• 81. استانداردهای برنامه‌نویسی همزمان (مانند C++11/14/17/20)
• 82. کتابخانه‌های استاندارد همزمانی
• 83. استفاده از `std::mutex` و `std::lock_guard`
• 84. استفاده از `std::shared_mutex`
• 85. استفاده از `std::atomic`
• 86. مفاهیم پیشرفته در همزمانی
• 87. مسائل توالی (Ordering) در حافظه
• 88. مدل‌های حافظه (Memory Models)
• 89. تأثیر مدل حافظه بر رفتار برنامه‌های همزمان
• 90. طراحی ساختمان داده‌های همزمان برای کاربردهای بلادرنگ (Real-time)
• 91. تضمین زمان‌بندی و پاسخ‌گویی
• 92. پروژه‌های عملی و پیاده‌سازی
• 93. بررسی کتابخانه‌های متن‌باز ساختمان داده‌های همزمان
• 94. تحلیل عملکرد کتابخانه‌های موجود
• 95. پیاده‌سازی یک ساختمان داده همزمان سفارشی
• 96. ارزیابی و بهینه‌سازی پیاده‌سازی سفارشی
• 97. مقدمه‌ای بر ساختمان داده‌های همزمان بدون قفل
• 98. مفاهیم پایه‌ای الگوریتم‌های بدون قفل
• 99. عملیات اتمی و کاربرد آن
• 100. الگوریتم مقایسه و مبادله (CAS)