🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: برنامه‌نویسی سیستمی در UNIX: کاوش در معماری x86 و تعامل با سخت‌افزار

موضوع کلی: برنامه‌نویسی سیستم

موضوع میانی: برنامه‌نویسی سیستمی در UNIX

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی سیستمی و تاریخچه UNIX
• 2. معماری کامپیوتر و نقش سیستم‌عامل
• 3. مروری بر خانواده پردازنده‌های x86: از 8086 تا 80386
• 4. مفاهیم استاندارد POSIX و سازگاری در UNIX
• 5. محیط برنامه‌نویسی در UNIX: کامپایلر، لینکر و کتابخانه‌ها
• 6. ابزارهای ضروری: make, ar, ld
• 7. اولین برنامه سیستمی: فراخوانی‌های سیستمی در مقابل توابع کتابخانه‌ای
• 8. مدیریت خطاها: errno، perror و strerror
• 9. مقدمه‌ای بر معماری 80286: حالت واقعی و حالت محافظت‌شده
• 10. کاوش در حالت محافظت‌شده (Protected Mode) در 80286/80386
• 11. مفاهیم سگمنت‌بندی حافظه: سگمنت‌ها، سلکتورها و دیسکریپتورها
• 12. جداول توصیف‌گر عمومی و محلی (GDT & LDT)
• 13. سطوح دسترسی و حلقه‌های محافظت (Privilege Levels)
• 14. مکانیسم فراخوانی و گیت‌ها (Call Gates)
• 15. معماری 80386: حالت ۳۲ بیتی و بهبودها
• 16. صفحه‌بندی (Paging) در 80386: جداول صفحه و دایرکتوری‌ها
• 17. حافظه مجازی: ترکیب سگمنت‌بندی و صفحه‌بندی
• 18. واحد مدیریت حافظه (MMU) و بافر ترجمه آدرس (TLB)
• 19. وقفه‌ها و استثناها: جدول توصیف‌گر وقفه (IDT)
• 20. کنترلر وقفه قابل برنامه‌ریزی (PIC)
• 21. تعامل با سخت‌افزار: پورت‌های ورودی/خروجی (I/O Ports)
• 22. دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)
• 23. ساختار هسته UNIX: فضای کاربر و فضای هسته
• 24. مکانیسم فراخوانی سیستمی: تله‌ها (Traps) و انتقال به حالت هسته
• 25. فایل‌ها و توصیف‌گرهای فایل (File Descriptors)
• 26. فراخوانی‌های سیستمی بنیادین: open, creat, close
• 27. خواندن و نوشتن فایل‌ها: read و write
• 28. جابجایی در فایل‌ها: lseek و تعیین موقعیت فایل
• 29. ارتباط بین توصیف‌گرهای فایل و جدول فایل سیستم
• 30. عملیات اتمیک و شرایط رقابتی (Race Conditions) در کار با فایل
• 31. تکثیر توصیف‌گرهای فایل: dup و dup2
• 32. کنترل توصیف‌گرهای فایل با fcntl
• 33. ورودی/خروجی‌های خاص منظوره: ioctl
• 34. مفهوم فرآیند (Process) در UNIX
• 35. شناساگرهای فرآیند: PID, PPID, UID, GID
• 36. چیدمان حافظه یک فرآیند: Text, Data, BSS, Stack, Heap
• 37. ایجاد فرآیندهای جدید: فراخوانی سیستمی fork
• 38. اجرای برنامه‌های جدید: خانواده توابع exec
• 39. خاتمه فرآیندها: exit و _exit
• 40. انتظار برای خاتمه فرآیند فرزند: wait و waitpid
• 41. فرآیندهای زامبی (Zombie) و فرآیندهای یتیم (Orphan)
• 42. مفهوم فایل سیستم در UNIX
• 43. ساختار inode و ارتباط آن با فایل‌ها
• 44. اطلاعات فایل و متاداده: خانواده توابع stat
• 45. انواع فایل در UNIX: عادی، دایرکتوری، لینک، FIFO، سوکت
• 46. مالکیت و مجوزهای دسترسی فایل (Permissions)
• 47. تغییر مجوزها و مالکیت: chmod, chown, chgrp
• 48. لینک‌های سخت (Hard Links) با link
• 49. لینک‌های نرم یا سیمبولیک (Symbolic Links) با symlink
• 50. حذف فایل‌ها و لینک‌ها: unlink و remove
• 51. کار با دایرکتوری‌ها: mkdir و rmdir
• 52. خواندن محتویات دایرکتوری: opendir, readdir, closedir
• 53. مسیر جاری و تغییر آن: getcwd و chdir
• 54. سیگنال‌ها: مفاهیم و رویدادهای ناهمگام
• 55. ارسال سیگنال‌ها: kill و raise
• 56. مدیریت سیگنال‌ها: تابع signal و مشکلات آن
• 57. مدیریت پیشرفته سیگنال‌ها با sigaction
• 58. مجموعه‌های سیگنال و مسدود کردن سیگنال‌ها: sigprocmask
• 59. سیگنال‌های در انتظار: sigpending
• 60. توابع امن در برابر سیگنال (Re-entrant Functions)
• 61. ارتباط بین فرآیندی (IPC): مقدمه
• 62. پایپ‌های بدون نام (Unnamed Pipes) با تابع pipe
• 63. پایپ‌های نام‌دار (Named Pipes) یا FIFO
• 64. مقدمه‌ای بر IPC در System V
• 65. صف‌های پیام (Message Queues) در System V
• 66. سمافورها (Semaphores) در System V: مفاهیم و کاربردها
• 67. عملیات بر روی سمافورها: semop
• 68. حافظه اشتراکی (Shared Memory) در System V
• 69. اتصال و جداسازی حافظه اشتراکی: shmat و shmdt
• 70. مدیریت حافظه در فضای کاربر: تخصیص حافظه پویا
• 71. توابع malloc, calloc, realloc, free
• 72. فراخوانی‌های سیستمی sbrk و brk
• 73. نگاشت حافظه با mmap و munmap
• 74. فرآیندهای دیمن (Daemon Processes)
• 75. قوانین ایجاد یک فرآیند دیمن
• 76. جلسه‌ها (Sessions) و گروه‌های فرآیند (Process Groups)
• 77. ترمینال کنترلی (Controlling Terminal)
• 78. کتابخانه استاندارد ورودی/خروجی (stdio.h)
• 79. بافرینگ در کتابخانه استاندارد: کامل، خطی و بدون بافر
• 80. کار با تاریخ و زمان در سطح سیستم
• 81. محدودیت‌های منابع فرآیند: getrlimit و setrlimit
• 82. زمان‌بندی فرآیندها و اولویت‌ها: nice
• 83. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی سوکت و شبکه
• 84. مدل‌های ورودی/خروجی: مسدودکننده، غیرمسدودکننده و ناهمگام
• 85. ورودی/خروجی غیرمسدودکننده (Non-blocking I/O)
• 86. مالتی‌پلکسینگ ورودی/خروجی: فراخوانی سیستمی select
• 87. مالتی‌پلکسینگ ورودی/خروجی: فراخوانی سیستمی poll
• 88. مقدمه‌ای بر راه‌اندازهای دستگاه (Device Drivers)
• 89. دستگاه‌های کاراکتری در مقابل دستگاه‌های بلوکی
• 90. فایل‌های ویژه دستگاه در /dev
• 91. روند بوت سیستم: از BIOS/UEFI تا هسته
• 92. بوت لودر و بارگذاری هسته
• 93. فرآیند init و سطوح اجرایی (Runlevels)
• 94. کتابخانه‌های اشتراکی (Shared Libraries) و پیوند پویا
• 95. اشکال‌زدایی (Debugging) با gdb
• 96. ردیابی فراخوانی‌های سیستمی با strace
• 97. تحلیل عملکرد برنامه (Profiling) با gprof
• 98. پروژه عملی: پیاده‌سازی یک شل (Shell) ساده
• 99. نتیجه‌گیری و نگاهی به سیستم‌های مدرن مبتنی بر UNIX