فلش‌کارت‌های آموزشی پروفایلینگ و تحلیل گلوگاه‌های عملکردی در HPC

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره پروفایلینگ و تحلیل گلوگاه‌های عملکردی در HPC

موضوع کلی: محاسبات با عملکرد بالا (HPC)

موضوع میانی: HPC و مدلسازی سیستم‌های جبر HPC و آینده پیشتاز

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر محاسبات با عملکرد بالا (HPC) و اهمیت پروفایلینگ عملکردی
• 2. آشنایی با انواع گلوگاه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در سیستم‌های موازی
• 3. مفاهیم پایه سنجش کارایی، سرعت‌بخشی (Speedup) و قانون امدال
• 4. ابزارهای مانیتورینگ سیستم و تحلیل مصرف منابع در گره‌های محاسباتی
• 5. پروفایلینگ زمان اجرای کدهای موازی با ابزارهای سبک‌وزن (Lightweight Profilers)
• 6. تحلیل استفاده از پردازنده (CPU) و ردیابی چرخه‌های کلاک و دستورات در هر سیکل (IPC)
• 7. بررسی گلوگاه‌های حافظه اصلی (RAM) و پهنای باند حافظه در برنامه‌های HPC
• 8. مدیریت و تحلیل حافظه پنهان (Cache Hierarchy) و کاهش خطاهای کش (Cache Misses)
• 9. آشنایی با سخت‌افزارهای شتاب‌دهنده (GPU) و چالش‌های پروفایلینگ کدهای شتاب‌یافته
• 10. ابزارهای تخصصی پروفایلینگ گرافیکی و محاسباتی مانند NVIDIA Nsight و AMD Omniperf
• 11. تحلیل عملکرد ارتباطات بین گره‌ای در کارهای موازی توزیع‌شده (MPI Profiling)
• 12. بررسی سربار ارتباطی، تاخیر شبکه و مسدود شدن پیام‌ها در خوشه‌های HPC
• 13. پروفایلینگ و بهینه‌سازی توابع جبر خطی موازی (BLAS و LAPACK)
• 14. استفاده از کتابخانه‌ها و ابزارهای مانیتورینگ عملکردی مانند Score-P و Vampir
• 15. تحلیل مصرف انرژی و توان الکتریکی در ابرکامپیوترها و کدهای سنگین
• 16. یافتن نقاط داغ (Hotspots) در کدهای مقیاس‌پذیر به زبان‌های C, C++ و Fortran
• 17. بررسی تاثیر کامپایلرها، فلگ‌های بهینه‌سازی و Vectorization بر کارایی نهایی
• 18. تحلیل همروندی (Concurrency) و شناسایی گلوگاه‌های همگام‌سازی در برنامه‌نویسی چندریسمانی (OpenMP)
• 19. مدیریت تخصیص حافظه پویا و جلوگیری از قطعه‌قطعه شدن حافظه در HPC
• 20. پروفایلینگ ورودی/خروجی (I/O Profiling) و شناسایی گلوگاه‌های ذخیره‌سازی موازی (Parallel File Systems)
• 21. استفاده از ابزار Perf و Linux Performance Counters برای تحلیل سطح سخت‌افزار
• 22. مستندسازی نتایج پروفایلینگ و تعیین استراتژی‌های بهینه‌سازی کد
• 23. پروژه عملی اول: پروفایلینگ و شناسایی گلوگاه‌های حافظه و پردازنده در یک کد شبیه‌سازی عددی
• 24. پروژه عملی دوم: تحلیل عملکرد ارتباطات MPI و بهینه‌سازی یک برنامه مقیاس‌پذیر بزرگ