کتاب صوتی برنامه‌نویسی سیستم های توزیع شده با C و MPI

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره برنامه‌نویسی سیستم های توزیع شده با C و MPI

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: سی (C)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر دوره و اهداف یادگیری
• 2. چرا زبان C برای برنامه‌نویسی سیستم‌های توزیع شده؟
• 3. مروری بر مفاهیم ضروری C: اشاره‌گرها و مدیریت حافظه
• 4. مروری بر مفاهیم ضروری C: ساختارها (Structs) و آرایه‌ها
• 5. کامپایل، لینک و ساخت پروژه‌های C با Makefile
• 6. مقدمه‌ای بر سیستم‌عامل: فرآیندها (Processes) و ریسه‌ها (Threads)
• 7. ارتباط بین فرآیندی (IPC) در یک سیستم: Pipe و Shared Memory
• 8. مقدمه‌ای بر شبکه‌های کامپیوتری و مدل TCP/IP
• 9. برنامه‌نویسی سوکت مقدماتی در C
• 10. دیباگ کردن برنامه‌های C با GDB
• 11. مقدمه‌ای بر رایانش موازی و توزیع شده
• 12. معماری‌های رایانش موازی: حافظه مشترک در مقابل حافظه توزیع شده
• 13. مدل برنامه‌نویسی پاس دادن پیام (Message Passing)
• 14. معیارهای عملکرد: افزایش سرعت (Speedup) و کارایی (Efficiency)
• 15. قانون امدال (Amdahl's Law) و قانون گوستافسون (Gustafson's Law)
• 16. مقیاس‌پذیری قوی (Strong Scaling) و ضعیف (Weak Scaling)
• 17. معرفی استاندارد MPI: تاریخچه و اهداف
• 18. نصب و راه‌اندازی محیط توسعه MPI
• 19. اولین برنامه MPI: سلام، دنیای موازی!
• 20. اجرای برنامه‌های MPI با mpirun و mpiexec
• 21. مفاهیم پایه: Communicator، Rank و Size
• 22. مقداردهی اولیه و نهایی کردن محیط MPI: `MPI_Init` و `MPI_Finalize`
• 23. ارتباط نقطه به نقطه (Point-to-Point): ارسال و دریافت پایه
• 24. ارسال مسدودکننده (Blocking Send): `MPI_Send`
• 25. دریافت مسدودکننده (Blocking Receive): `MPI_Recv`
• 26. بن‌بست (Deadlock) در ارتباطات مسدودکننده و راه‌های جلوگیری از آن
• 27. استفاده از تگ پیام (Message Tag) برای تمایز پیام‌ها
• 28. بررسی وضعیت پیام دریافتی با ساختار `MPI_Status`
• 29. کاوش برای پیام‌های ورودی: `MPI_Probe` و `MPI_Iprobe`
• 30. ارتباطات غیرمسدودکننده (Non-blocking): `MPI_Isend` و `MPI_Irecv`
• 31. تکمیل ارتباطات غیرمسدودکننده: `MPI_Wait` و `MPI_Test`
• 32. انتظار برای چندین عملیات غیرمسدودکننده: `MPI_Waitall` و `MPI_Waitany`
• 33. حالت‌های مختلف ارسال: استاندارد، بافری، همگام و آماده
• 34. ارسال بافری (Buffered Send): `MPI_Bsend`
• 35. ارسال همگام (Synchronous Send): `MPI_Ssend`
• 36. عملیات ترکیبی ارسال و دریافت: `MPI_Sendrecv`
• 37. اندازه‌گیری زمان در برنامه‌های موازی: `MPI_Wtime`
• 38. مقدمه‌ای بر ارتباطات گروهی (Collective Communications)
• 39. همگام‌سازی فرآیندها با `MPI_Barrier`
• 40. پخش سراسری داده (Broadcast): `MPI_Bcast`
• 41. پخش قطعه‌ای داده (Scatter): `MPI_Scatter`
• 42. جمع‌آوری داده (Gather): `MPI_Gather`
• 43. جمع‌آوری سراسری داده (All-gather): `MPI_Allgather`
• 44. ارسال و دریافت از همه به همه: `MPI_Alltoall`
• 45. عملیات کاهشی (Reduction): `MPI_Reduce`
• 46. عملگرهای کاهشی از پیش تعریف شده (MPI_SUM, MPI_MAX, ...)
• 47. عملیات کاهشی سراسری: `MPI_Allreduce`
• 48. عملیات اسکن (پیشوند): `MPI_Scan`
• 49. نسخه‌های برداری ارتباطات گروهی: `MPI_Gatherv`, `MPI_Scatterv`, `MPI_Allgatherv`
• 50. انتخاب عملیات گروهی مناسب برای هر سناریو
• 51. مقدمه‌ای بر انواع داده مشتق شده (Derived Datatypes)
• 52. ایجاد نوع داده پیوسته (Contiguous)
• 53. ایجاد نوع داده برداری (Vector)
• 54. ایجاد نوع داده ایندکس شده (Indexed)
• 55. ایجاد نوع داده ساختاری (Struct)
• 56. ثبت نهایی نوع داده جدید: `MPI_Type_commit`
• 57. مفهوم گروه‌ها (Groups) و Communicator های جدید
• 58. ایجاد یک گروه از فرآیندها
• 59. ایجاد Communicator جدید از یک گروه: `MPI_Comm_create`
• 60. تقسیم یک Communicator به زیرگروه‌ها: `MPI_Comm_split`
• 61. مقدمه‌ای بر توپولوژی‌های مجازی (Virtual Topologies)
• 62. توپولوژی‌های دکارتی (Cartesian)
• 63. ایجاد یک شبکه دکارتی: `MPI_Cart_create`
• 64. به‌دست آوردن مختصات و همسایه‌ها در شبکه دکارتی
• 65. توپولوژی‌های گرافی (Graph)
• 66. مقدمه‌ای بر ارتباطات یک‌طرفه (One-Sided Communication / RMA)
• 67. ایجاد پنجره حافظه (Memory Window): `MPI_Win_create`
• 68. عملیات نوشتن از راه دور: `MPI_Put`
• 69. عملیات خواندن از راه دور: `MPI_Get`
• 70. عملیات تجمعی از راه دور: `MPI_Accumulate`
• 71. همگام‌سازی در ارتباطات یک‌طرفه: Fences
• 72. همگام‌سازی در ارتباطات یک‌طرفه: Locks
• 73. چالش ورودی/خروجی موازی (Parallel I/O)
• 74. مقدمه‌ای بر MPI-IO
• 75. باز کردن و بستن فایل‌های موازی: `MPI_File_open`
• 76. تنظیم نما و اشاره‌گر فایل: `MPI_File_set_view`
• 77. عملیات خواندن و نوشتن گروهی در فایل‌ها
• 78. عملیات خواندن و نوشتن غیرگروهی در فایل‌ها
• 79. تحلیل عملکرد و ابزارهای پروفایلینگ (Profiling)
• 80. شناسایی گلوگاه‌های ارتباطی در برنامه
• 81. استراتژی‌های توازن بار (Load Balancing): ایستا و پویا
• 82. هم‌پوشانی محاسبات و ارتباطات برای افزایش کارایی
• 83. تأثیر تأخیر (Latency) و پهنای باند (Bandwidth) بر عملکرد
• 84. الگوریتم‌های موازی: ضرب ماتریس در بردار
• 85. الگوریتم‌های موازی: ضرب ماتریس در ماتریس (الگوریتم Cannon)
• 86. الگوریتم‌های موازی: مرتب‌سازی (Odd-Even Sort)
• 87. مطالعه موردی: حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی (روش ژاکوبی)
• 88. مطالعه موردی: شبیه‌سازی N-Body
• 89. الگوهای طراحی موازی: استاد-کارگر (Master-Worker)
• 90. الگوهای طراحی موازی: SPMD (Single Program, Multiple Data)
• 91. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی ترکیبی (Hybrid Programming)
• 92. ترکیب MPI و OpenMP
• 93. ملاحظات Thread Safety در MPI: `MPI_Init_thread`
• 94. ترکیب MPI و Pthreads
• 95. مدیریت خطا در MPI
• 96. استفاده از ویژگی‌های مدرن C (C11/C17) در برنامه‌های MPI
• 97. بهترین شیوه‌ها در کدنویسی MPI
• 98. جمع‌بندی دوره و مرور مفاهیم کلیدی
• 99. آینده استاندارد MPI و مسیرهای پیش رو
• 100. راهنمای طراحی و پیاده‌سازی پروژه نهایی