🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: مقدمه‌ای بر MPI (Message Passing Interface)

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing)

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر محاسبات موازی
• 2. چرا به پردازش موازی نیاز داریم؟ قانون مور و فراتر از آن
• 3. معماری‌های موازی: حافظه مشترک در مقابل حافظه توزیع شده
• 4. طبقه‌بندی فلین (SISD, SIMD, MISD, MIMD)
• 5. آشنایی با محاسبات سطح بالا (HPC) و خوشه‌های کامپیوتری
• 6. مدل‌های برنامه‌نویسی موازی: MPI، OpenMP و دیگران
• 7. تاریخچه و اهداف MPI (Message Passing Interface)
• 8. استاندارد MPI و نسخه‌های مختلف آن
• 9. راه‌اندازی محیط توسعه: کامپایلرها و کتابخانه‌های MPI
• 10. اولین برنامه MPI: "سلام، دنیای موازی!"
• 11. مفاهیم پایه: Communicator، Rank و Size
• 12. مقداردهی اولیه و پایانی محیط MPI: `MPI_Init` و `MPI_Finalize`
• 13. دریافت شناسه و تعداد فرآیندها: `MPI_Comm_rank` و `MPI_Comm_size`
• 14. مدل ارتباط نقطه به نقطه (Point-to-Point)
• 15. ارسال مسدودکننده (Blocking Send): `MPI_Send`
• 16. دریافت مسدودکننده (Blocking Receive): `MPI_Recv`
• 17. تجزیه و تحلیل آرگومان‌های `MPI_Send` و `MPI_Recv`
• 18. مفهوم بن‌بست (Deadlock) و راه‌های جلوگیری از آن
• 19. نقش بافر در ارتباطات MPI
• 20. شیء وضعیت (Status Object): `MPI_Status`
• 21. دریافت اطلاعات از `MPI_Status`: منبع، تگ و خطا
• 22. بررسی وجود پیام بدون دریافت آن: `MPI_Probe`
• 23. دریافت تعداد عناصر پیام: `MPI_Get_count`
• 24. انگیزه استفاده از ارتباطات غیرمسدودکننده (Non-blocking)
• 25. ارسال غیرمسدودکننده: `MPI_Isend`
• 26. دریافت غیرمسدودکننده: `MPI_Irecv`
• 27. شیء درخواست (Request Object): `MPI_Request`
• 28. انتظار برای تکمیل یک درخواست: `MPI_Wait`
• 29. تست تکمیل یک درخواست بدون انتظار: `MPI_Test`
• 30. مدیریت چندین درخواست: `MPI_Waitall` و `MPI_Testall`
• 31. مدیریت چندین درخواست: `MPI_Waitany` و `MPI_Testany`
• 32. حالت‌های مختلف ارسال: همزمان (Synchronous) `MPI_Ssend`
• 33. حالت‌های مختلف ارسال: بافری (Buffered) `MPI_Bsend`
• 34. حالت‌های مختلف ارسال: آماده (Ready) `MPI_Rsend`
• 35. ترکیب ارسال و دریافت: `MPI_Sendrecv`
• 36. جایگزینی بافر با `MPI_Sendrecv_replace`
• 37. مقدمه‌ای بر ارتباطات جمعی (Collective Communications)
• 38. همگام‌سازی تمام فرآیندها: `MPI_Barrier`
• 39. پخش سراسری داده از یک فرآیند به همه: `MPI_Bcast`
• 40. توزیع داده از یک فرآیند به همه: `MPI_Scatter`
• 41. جمع‌آوری داده از همه فرآیندها در یک فرآیند: `MPI_Gather`
• 42. جمع‌آوری داده از همه و توزیع آن به همه: `MPI_Allgather`
• 43. ارتباط همه با همه: `MPI_Alltoall`
• 44. عملیات کاهشی (Reduction): مفاهیم و عملگرها (`MPI_Op`)
• 45. اجرای عملیات کاهشی و جمع‌آوری نتیجه: `MPI_Reduce`
• 46. اجرای عملیات کاهشی و پخش نتیجه به همه: `MPI_Allreduce`
• 47. محاسبه پیشوندی (Prefix Sum) با `MPI_Scan`
• 48. کاهش-پخش ترکیبی: `MPI_Reduce_scatter`
• 49. ارتباطات جمعی با اندازه‌های متغیر: `MPI_Gatherv` و `MPI_Scatterv`
• 50. ارتباطات جمعی با اندازه‌های متغیر: `MPI_Allgatherv` و `MPI_Alltoallv`
• 51. استفاده از `MPI_IN_PLACE` در ارتباطات جمعی
• 52. ارتباطات جمعی غیرمسدودکننده: `MPI_Ibarrier`
• 53. ارتباطات جمعی غیرمسدودکننده: `MPI_Ibcast`, `MPI_Iscatter`, `MPI_Igather`
• 54. ارتباطات جمعی غیرمسدودکننده: `MPI_Ireduce`, `MPI_Iallreduce`
• 55. مقدمه‌ای بر گروه‌ها (Groups) و Communicator ها
• 56. استخراج گروه از یک Communicator: `MPI_Comm_group`
• 57. ایجاد گروه‌های جدید با `MPI_Group_incl` و `MPI_Group_excl`
• 58. عملیات مجموعه‌ای روی گروه‌ها: اجتماع، اشتراک و تفاضل
• 59. ایجاد Communicator جدید از یک گروه: `MPI_Comm_create`
• 60. تقسیم یک Communicator به زیرگروه‌ها: `MPI_Comm_split`
• 61. ایجاد یک کپی از Communicator: `MPI_Comm_dup`
• 62. مقایسه Communicator ها
• 63. Communicator های داخلی (Intra-communicators) و خارجی (Inter-communicators)
• 64. مقدمه‌ای بر توپولوژی‌های مجازی
• 65. چرا از توپولوژی‌ها استفاده می‌کنیم؟ نگاشت به سخت‌افزار
• 66. ایجاد توپولوژی دکارتی (Cartesian): `MPI_Cart_create`
• 67. دریافت مختصات و رنک در توپولوژی دکارتی: `MPI_Cart_coords` و `MPI_Cart_rank`
• 68. جابجایی در شبکه‌های دکارتی: `MPI_Cart_shift`
• 69. تقسیم‌بندی توپولوژی دکارتی: `MPI_Cart_sub`
• 70. ایجاد توپولوژی گرافی (Graph): `MPI_Graph_create`
• 71. پرس‌وجو از همسایه‌ها در توپولوژی گرافی
• 72. انگیزه استفاده از انواع داده مشتق‌شده (Derived Datatypes)
• 73. ایجاد نوع داده پیوسته: `MPI_Type_contiguous`
• 74. ایجاد نوع داده برداری: `MPI_Type_vector`
• 75. ارسال ستون‌های یک ماتریس با نوع داده برداری
• 76. ایجاد نوع داده اندیس‌گذاری شده: `MPI_Type_indexed`
• 77. ایجاد نوع داده ساختاری (Struct): `MPI_Type_create_struct`
• 78. تراز بندی و بسته‌بندی داده‌ها در Struct
• 79. نهایی کردن یک نوع داده: `MPI_Type_commit`
• 80. استفاده از انواع داده مشتق‌شده در ارتباطات
• 81. مقدمه‌ای بر ارتباطات یک‌طرفه (One-Sided / RMA)
• 82. ایجاد و آزادسازی پنجره‌های حافظه: `MPI_Win_create` و `MPI_Win_free`
• 83. قرار دادن داده در حافظه راه دور: `MPI_Put`
• 84. گرفتن داده از حافظه راه دور: `MPI_Get`
• 85. عملیات اتمی در حافظه راه دور: `MPI_Accumulate`
• 86. همگام‌سازی در RMA: مدل Fences (`MPI_Win_fence`)
• 87. همگام‌سازی در RMA: مدل Post-Start-Complete-Wait
• 88. همگام‌سازی در RMA: مدل قفل‌ها (Locks)
• 89. مدیریت پویای فرآیندها: `MPI_Comm_spawn`
• 90. ارتباط بین گروه‌های فرآیندی مجزا: `MPI_Comm_connect` و `MPI_Comm_accept`
• 91. مقدمه‌ای بر ورودی/خروجی موازی (MPI-IO)
• 92. باز کردن و بستن فایل‌ها در MPI-IO: `MPI_File_open`
• 93. ورودی/خروجی مستقل در مقابل ورودی/خروجی جمعی
• 94. تنظیم نما (View) و اشاره‌گرهای اشتراکی فایل
• 95. خواندن و نوشتن جمعی با `MPI_File_read_all` و `MPI_File_write_all`
• 96. اندازه‌گیری زمان و عملکرد: `MPI_Wtime`
• 97. معیارهای ارزیابی عملکرد: افزایش سرعت (Speedup) و کارایی (Efficiency)
• 98. قوانین امدال و گوستافسون
• 99. اشکال‌زدایی (Debugging) و پروفایلینگ (Profiling) برنامه‌های MPI
• 100. برنامه‌نویسی ترکیبی (Hybrid): MPI + OpenMP

قدرت محاسبات را آزاد کنید: دوره مقدماتی MPI

معرفی دوره

آیا آماده‌اید تا مرزهای محاسبات خود را فراتر ببرید؟ آیا می‌خواهید نرم‌افزاری بسازید که بتواند پیچیده‌ترین مسائل علمی و مهندسی را با سرعت خیره‌کننده‌ای حل کند؟ دنیای محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing - HPC) در انتظار شماست! با استفاده از تکنیک‌های HPC، می‌توانید از قدرت پردازشی صدها و حتی هزاران هسته به طور همزمان بهره‌مند شوید و محدودیت‌های سخت‌افزاری را به چالش بکشید.

در این دوره، شما را با یکی از قدرتمندترین ابزارهای HPC آشنا می‌کنیم: MPI (Message Passing Interface). MPI یک استاندارد صنعتی برای برنامه‌نویسی موازی است که به شما امکان می‌دهد تا برنامه‌های خود را به گونه‌ای طراحی کنید که به طور همزمان بر روی چندین پردازنده اجرا شوند. تصور کنید که یک مسئله پیچیده را به چندین قسمت کوچک‌تر تقسیم کنید و هر قسمت را به یک پردازنده مجزا بسپارید. MPI به شما کمک می‌کند تا این کار را به سادگی و کارآمدی انجام دهید.

این دوره مقدمه‌ای بر MPI، دروازه‌ای است به دنیای محاسبات موازی و HPC. ما در این دوره، از مفاهیم پایه تا تکنیک‌های پیشرفته، شما را در مسیر یادگیری MPI همراهی می‌کنیم. با ما همراه باشید تا قدرت محاسبات را به خدمت بگیرید!

درباره دوره

دوره مقدماتی MPI، یک دوره جامع و گام به گام است که شما را با مفاهیم اساسی و تکنیک‌های پیشرفته MPI آشنا می‌کند. در این دوره، شما یاد می‌گیرید که چگونه برنامه‌های موازی بنویسید، ارتباط بین پردازنده‌ها را مدیریت کنید، و برنامه‌های خود را برای دستیابی به حداکثر کارایی بهینه‌سازی کنید. ما از مثال‌های عملی و تمرین‌های متنوع استفاده می‌کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که شما نه تنها مفاهیم را درک می‌کنید، بلکه می‌توانید آن‌ها را در پروژه‌های واقعی به کار ببرید.

موضوعات کلیدی

• آشنایی با مفاهیم محاسبات موازی و HPC
• نصب و راه‌اندازی MPI
• مفاهیم پایه MPI: رتبه‌بندی، ارتباطات، گروه‌ها و کامونیکیشن‌ها
• ارسال و دریافت پیام (Send/Receive)
• عملیات جمعی (Collective Operations): پخش (Broadcast)، جمع (Reduce)، گِدر (Gather)، اسکَتِر (Scatter)
• مدیریت خطا در MPI
• بهینه‌سازی برنامه‌های MPI
• دیباگینگ برنامه‌های MPI
• استفاده از پروفایلرها برای تحلیل کارایی
• بررسی الگوهای برنامه نویسی موازی رایج

مخاطبان دوره

این دوره برای افراد زیر مناسب است:

• برنامه نویسانی که می‌خواهند وارد دنیای محاسبات موازی شوند
• دانشجویان و محققانی که به دنبال حل مسائل پیچیده با استفاده از HPC هستند
• مهندسانی که نیاز به بهینه‌سازی عملکرد نرم‌افزارهای خود دارند
• هر کسی که علاقه‌مند به یادگیری MPI و HPC است

چرا این دوره را بگذرانیم؟

گذراندن این دوره مزایای بسیاری برای شما دارد:

• افزایش مهارت‌های برنامه نویسی: با یادگیری MPI، مهارت‌های برنامه نویسی شما به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. شما یاد می‌گیرید که چگونه برنامه‌های پیچیده را به صورت موازی طراحی و پیاده‌سازی کنید.
• دستیابی به قدرت محاسباتی بالا: با استفاده از MPI، می‌توانید از قدرت پردازشی چندین پردازنده به طور همزمان بهره‌مند شوید و مسائل پیچیده را با سرعت بیشتری حل کنید.
• فرصت‌های شغلی بیشتر: HPC یک زمینه رو به رشد است و تقاضا برای متخصصان MPI در حال افزایش است. با یادگیری MPI، می‌توانید فرصت‌های شغلی بیشتری را در این زمینه به دست آورید.
• بهبود عملکرد نرم‌افزارها: با استفاده از MPI، می‌توانید عملکرد نرم‌افزارهای خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشید و سرعت اجرای آن‌ها را افزایش دهید.
• حل مسائل پیچیده: MPI به شما امکان می‌دهد تا مسائل پیچیده‌ای را که قبلاً غیرقابل حل بودند، با استفاده از قدرت محاسباتی HPC حل کنید.
• یادگیری از متخصصان: این دوره توسط متخصصان باتجربه در زمینه HPC تدریس می‌شود که شما را در مسیر یادگیری MPI راهنمایی می‌کنند.
• پشتیبانی و منتورینگ: در طول دوره، شما از پشتیبانی و منتورینگ متخصصان ما بهره‌مند خواهید شد و می‌توانید سوالات خود را از آن‌ها بپرسید.
• شبکه‌سازی با سایر متخصصان: در این دوره، شما با سایر متخصصان HPC آشنا می‌شوید و می‌توانید با آن‌ها شبکه‌سازی کنید.
• دریافت مدرک معتبر: پس از اتمام دوره، شما یک مدرک معتبر دریافت خواهید کرد که نشان‌دهنده مهارت شما در MPI است.

سرفصل‌های دوره

این دوره شامل 100 سرفصل جامع است که شما را با تمام جنبه‌های MPI آشنا می‌کند. در زیر به برخی از سرفصل‌های کلیدی اشاره می‌کنیم:

• مقدمه ای بر محاسبات موازی
• معماری کامپیوترهای موازی
• انواع مدل های برنامه نویسی موازی
• معرفی MPI و تاریخچه آن
• نصب و پیکربندی MPI
• اجرای برنامه های MPI
• ساختار یک برنامه MPI
• توابع اصلی MPI
• ارتباط نقطه به نقطه (Point-to-Point Communication)
• ارسال و دریافت بلوکه کننده و غیر بلوکه کننده
• برچسب ها و کامونیکیشن
• گروه ها و ارتباط دهندگان (Communicators)
• توابع ارتباط جمعی (Collective Communication)
• توزیع داده ها با Scatter
• جمع آوری داده ها با Gather
• جمع آوری همه داده ها با Allgather
• پخش داده ها با Broadcast
• محاسبات جمعی با Reduce
• محاسبات جمعی روی تمام پردازنده ها با Allreduce
• Prefix Sum
• توابع تعریف نوع داده (Datatype)
• آرایه های مشتق شده
• ساخت نوع داده های سفارشی
• مدیریت حافظه در MPI
• بهینه سازی MPI
• تشخیص گلوگاه ها
• تکنیک های متعادل سازی بار
• استفاده از پروفایلرها
• دیباگینگ برنامه های MPI
• استفاده از gdb برای دیباگینگ
• ابزارهای دیباگینگ موازی
• ارتباط همگام و غیر همگام
• الگوریتم های مرتب سازی موازی
• مرتب سازی ادغامی موازی
• مرتب سازی سریع موازی
• الگوریتم های جستجوی موازی
• جستجوی باینری موازی
• برنامه نویسی MPI با C
• برنامه نویسی MPI با C++
• برنامه نویسی MPI با Fortran
• مثال های کاربردی MPI
• حل معادلات دیفرانسیل با MPI
• شبیه سازی دینامیک مولکولی با MPI
• پردازش تصویر با MPI
• یادگیری ماشین با MPI
• و بسیاری سرفصل‌های دیگر...

همین حالا در دوره مقدماتی MPI ثبت نام کنید و به دنیای محاسبات سطح بالا قدم بگذارید!

📦 مجموعه شامل:

• ✅ ویدیوهای فارسی
• ✅ پادکست های صوتی فارسی
• ✅ کتاب PDF فارسی
• ✅ کتاب ۱۰۰۰ نکته فارسی خودمونی
• ✅ کتاب ۱۰۰۰ نکته رسمی فارسی
• ✅ کتاب ۱۰۰۰ پرسش و پاسخ ۴ گزینه ای فارسی