فلش‌کارت‌های آموزشی برنامه‌نویسی موازی داده‌ای در جاوا: مفاهیم و چالش‌ها

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره برنامه‌نویسی موازی داده‌ای در جاوا: مفاهیم و چالش‌ها

موضوع کلی: برنامه‌نویسی موازی و توزیع‌شده

موضوع میانی: برنامه‌نویسی موازی با داده (Data Parallelism)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مفاهیم پایه موازی‌سازی داده‌ای
• 2. مدل‌های حافظه در سیستم‌های موازی
• 3. معماری SIMD و کاربردهای آن
• 4. تکنیک‌های تقسیم داده (Data Partitioning)
• 5. برنامه‌نویسی چندنخی در جاوا
• 6. مدیریت نخ‌ها و Thread Pool در جاوا
• 7. مقدمه‌ای بر Fork/Join Framework
• 8. پیاده‌سازی الگوریتم‌های MapReduce
• 9. چالش‌های همگام‌سازی (Synchronization)
• 10. قفل‌ها و Semaphore در جاوا
• 11. متغیرهای اتمی و Atomic Classes
• 12. مدل Happens-Before و Visibility
• 13. استفاده از ExecutorService برای موازی‌سازی
• 14. آرایه‌های موازی با ParallelPrefix
• 15. Stream API و موازی‌سازی داده‌ای
• 16. Parallel Streams در جاوا
• 17. تکنیک‌های کاهش (Reduction) موازی
• 18. الگوریتم‌های مرتب‌سازی موازی
• 19. ضرب ماتریس به روش موازی
• 20. پیچیدگی محاسباتی و قانون امدال
• 21. تعادل بار (Load Balancing) در موازی‌سازی
• 22. جلوگیری از بن‌بست (Deadlock)
• 23. مدیریت داده‌های اشتراکی (Shared Data)
• 24. تکنیک‌های Lock-Free Programming
• 25. ساختارهای داده موازی
• 26. Pipeline و Dataflow Programming
• 27. مدل SPMD و Single Program Multiple Data
• 28. موازی‌سازی روی GPU با CUDA (مفاهیم پایه)
• 29. معماری حافظه GPU و انتقال داده
• 30. استفاده از کتابخانه‌های جاوا برای GPU
• 31. موازی‌سازی حلقه‌ها با Parallel Loops
• 32. الگوریتم‌های تجمیع (Aggregation) موازی
• 33. تکنیک‌های Scalability و Amdahl's Law
• 34. مدل Bulk Synchronous Parallel (BSP)
• 35. پیاده‌سازی الگوریتم‌های بازگشتی موازی
• 36. مدیریت خطا در برنامه‌های موازی
• 37. مفاهیم Determinism و Non-Determinism
• 38. تست و اشکال‌زدایی برنامه‌های موازی
• 39. ابزارهای پروفایلینگ برای عملکرد موازی
• 40. بهینه‌سازی حافظه Cache
• 41. تکنیک‌های False Sharing و Padding
• 42. الگوریتم‌های Prefix Sum (Scan) موازی
• 43. الگوریتم‌های Histogram موازی
• 44. موازی‌سازی جستجوی دودویی
• 45. الگوریتم‌های نمونه‌گیری و Random موازی
• 46. تکنیک‌های Partitioning با داده‌های نامتوازن
• 47. مدل Work-Stealing در Fork/Join
• 48. مقایسه مدل‌های Shared Memory و Distributed Memory
• 49. مقدمه‌ای بر MPI و ارتباطات بین‌فرایندی
• 50. مفاهیم Collective Communication
• 51. پیاده‌سازی Broadcast و Scatter موازی
• 52. پیاده‌سازی Gather و Reduce در شبکه
• 53. مدل Client-Server برای محاسبات توزیع‌شده
• 54. چالش‌های ناهمزمانی (Asynchrony) در موازی‌سازی
• 55. مدل Future و CompletableFuture در جاوا
• 56. ترکیب Futureها برای موازی‌سازی
• 57. مدل Actors و Akka (مفاهیم پایه)
• 58. ساخت سیستم‌های Reactive و موازی
• 59. مفاهیم Backpressure و Flow Control
• 60. الگوریتم‌های PageRank ساده موازی
• 61. موازی‌سازی جستجوی گراف
• 62. الگوریتم‌های BFS و DFS موازی
• 63. مدل Graph Partitioning برای موازی‌سازی
• 64. تکنیک‌های Sorting با Parallel Merge
• 65. الگوریتم‌های Bitonic Sort
• 66. مقایسه عملکرد الگوریتم‌های مرتب‌سازی موازی
• 67. مدل Producer-Consumer در موازی‌سازی
• 68. استفاده از BlockingQueue برای هماهنگی
• 69. مدل Read-Write Lock برای داده‌های خواندنی
• 70. تکنیک‌های Striping و Sharding
• 71. مدل Data Parallelism در یادگیری ماشین
• 72. پیاده‌سازی Gradient Descent موازی
• 73. چالش‌های حافظه و Cache Coherence
• 74. مدل NUMA و بهینه‌سازی دسترسی
• 75. تکنیک‌های Vectorization در جاوا
• 76. استفاده از JNI برای کدهای بومی موازی
• 77. مفاهیم Race Condition و Data Races
• 78. ابزارهای تشخیص Data Race در جاوا
• 79. مدل Transactional Memory (مفاهیم پایه)
• 80. الگوریتم‌های Concurrent Collections در جاوا
• 81. مدل Copy-On-Write و کاربردها
• 82. مفاهیم Barrier و Phaser در جاوا
• 83. مدل CyclicBarrier برای همگام‌سازی دوره‌ای
• 84. الگوریتم‌های FFT موازی
• 85. مدل Stencil Computation موازی
• 86. بهینه‌سازی زمان اجرا با Profiling
• 87. تکنیک‌های Loop Unrolling و Parallelization
• 88. مفاهیم Amortized Analysis در موازی‌سازی
• 89. مدل Asynchronous I/O و Non-Blocking
• 90. معرفی کتابخانه‌های موازی جاوا (JPPF، ParaPhrase)
• 91. مطالعه موردی: شبیه‌سازی فیزیک موازی
• 92. مطالعه موردی: پردازش تصویر موازی
• 93. چالش‌های امنیتی در برنامه‌های موازی
• 94. خلاصه و مسیرهای پیشرفته