فلش‌کارت‌های آموزشی مهندسی حافظه در زبان‌های سیستمی: طراحی و بهینه‌سازی

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره مهندسی حافظه در زبان‌های سیستمی: طراحی و بهینه‌سازی

موضوع کلی: علوم کامپیوتر

موضوع میانی: برنامه‌نویسی سیستم

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر مهندسی حافظه و اهمیت آن در سیستم‌های نرم‌افزاری
• 2. بررسی معماری حافظه کامپیوتر: سلسله مراتب حافظه و نحوه عملکرد آن
• 3. نمایندگی داده‌ها در حافظه: انواع داده، اندازه، و تراز
• 4. مفاهیم پایه آدرس‌دهی حافظه: آدرس فیزیکی و منطقی
• 5. مقدمه‌ای بر زبان‌های سیستمی: C، C++، Rust و نقش آن‌ها در مدیریت حافظه
• 6. مدیریت حافظه استاتیک: تخصیص حافظه در زمان کامپایل
• 7. مدیریت حافظه پویا: تخصیص و آزادسازی حافظه در زمان اجرا (malloc، free، new، delete)
• 8. اشتباهات رایج در مدیریت حافظه پویا: نشت حافظه و dangling pointers
• 9. آشنایی با تخصیص‌دهنده‌های حافظه سفارشی (Custom Allocators)
• 10. تکنیک‌های بهینه‌سازی تخصیص حافظه: pool allocation و slab allocation
• 11. بررسی ساختارهای داده‌ای و تاثیر آن‌ها بر layout حافظه
• 12. آرایه‌ها و نحوه ذخیره‌سازی عناصر در حافظه
• 13. ساختارهای داده‌ای مرتبط با حافظه: لیست‌های پیوندی، درخت‌ها، و گراف‌ها
• 14. بررسی layout حافظه در C: structها، unionها، و padding
• 15. بررسی layout حافظه در C++: کلاس‌ها، وراثت، و virtual functions
• 16. بررسی layout حافظه در Rust: مالکیت، قرض‌گیری، و lifetime
• 17. بهینه‌سازی layout ساختار داده‌ها برای کاهش مصرف حافظه و افزایش سرعت دسترسی
• 18. استفاده از bit fields برای فشرده‌سازی داده‌ها
• 19. آدرس‌دهی و alignment داده‌ها: تاثیر alignment بر عملکرد
• 20. بررسی تاثیر cache lineها بر performance و نحوه بهینه‌سازی layout حافظه
• 21. Data-Oriented Design (DOD): اصول و مزایای طراحی مبتنی بر داده
• 22. Array of Structures (AoS) vs. Structure of Arrays (SoA): مقایسه و کاربردها
• 23. بهینه‌سازی layout حافظه برای پردازش موازی
• 24. استفاده از SIMD برای پردازش موازی داده‌ها
• 25. بررسی تکنیک‌های پیش‌واکشی (Prefetching) برای بهبود عملکرد حافظه
• 26. بررسی تاثیر memory barriers و atomic operations بر concurrency
• 27. مدیریت حافظه در سیستم‌های چندپردازشی
• 28. بررسی تخصیص حافظه در kernel space و user space
• 29. حافظه اشتراکی (Shared Memory) و نحوه مدیریت آن
• 30. استفاده از memory mapping برای دسترسی به فایل‌ها و دستگاه‌ها
• 31. Virtual Memory و Page Faultها: مفاهیم و کاربردها
• 32. بررسی تخصیص حافظه در GPU و بهینه‌سازی آن
• 33. استفاده از کتابخانه‌های تخصصی برای مدیریت حافظه (jemalloc، tcmalloc)
• 34. بررسی ابزارهای پروفایلینگ حافظه: Valgrind، AddressSanitizer
• 35. تحلیل و رفع نشت حافظه با استفاده از ابزارهای تخصصی
• 36. بهینه‌سازی مصرف حافظه در برنامه‌های embedded systems
• 37. بررسی تکنیک‌های فشرده‌سازی داده‌ها در حافظه
• 38. بررسی تاثیر garbage collection بر performance و نحوه بهینه‌سازی آن
• 39. بررسی تخصیص حافظه در Rust با emphasis بر safety و ownership
• 40. بهینه‌سازی layout حافظه برای الگوریتم‌های یادگیری ماشین
• 41. بررسی layout حافظه در پایگاه‌های داده و سیستم‌های فایل
• 42. پیاده‌سازی یک تخصیص‌دهنده حافظه سفارشی ساده
• 43. تحلیل performance حافظه یک برنامه نمونه و ارائه راهکارهای بهینه‌سازی