آموزش برنامه‌نویسی C++ داده‌محور در محاسبات علمی - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مرور کلی: مبانی C++ مدرن و چندریختی مبتنی بر کلاس Refresher: Basics of modern C++ and class-based polymorphism

• تریلر دوره MOOC trailer

• خوش‌آمدگویی به دوره Welcome to this MOOC

• آرایه‌ها، وکتورها و مقداردهی اولیه Arrays, vectors, and initialization

• دامنه متغیرها و تخصیص حافظه Scope of variables and memory allocation

• انتقال داده‌ها به تابع و از تابع Transfer of data from and into a function

• بررسی بیشتر کانتینرها More about containers

• الگوریتم‌ها و توابع لامبدا Algorithms and lambda functions

• محدوده‌ها (Ranges): مقدمه Ranges: an introduction

• محدوده‌ها: مثال‌های بیشتر داده‌محور Ranges: more data-oriented examples

• نماها (Views) Views

• اشاره‌گرهای هوشمند در C++: مفاهیم پایه Smart pointers in C++ : basic concepts

• اشاره‌گرهای هوشمند در C++: وکتورهایی از اشاره‌گرهای هوشمند Smart pointers in C++ : vectors of smart pointers

• ساختارها و کلاس‌ها: ایجاد و مقداردهی اولیه Structures and classes : Creation and initialization

• ساختارها و کلاس‌ها: اشیاء تابعی Structures and classes : function objects

• کلاس‌های چندریخت: ایده‌های کلی Polymorphic classes : general ideas

• کلاس‌های چندریخت: کلاس‌های انتزاعی و مشتق شده در عمل Polymorphic classes : abstract and derived classes at work

• جمع‌بندی فصل Let's wrap up

اجرای کد در زمان کامپایل Compile-time code execution

• معرفی ماژول Presentation of the module

• مقدمه‌ای بر تمپلیت‌ها Introduction to templates

• تمپلیت‌های تابعی مختصر Abbreviated function templates

• تخصصی‌سازی تمپلیت و آرگومان‌های صحیح Template specialization and integer arguments

• عبارات ثابت (Constant expressions) Constant expressions

• حلقه‌های زمان کامپایل Compile-time loops

• چندرخیتی زمان کامپایل با استفاده از تمپلیت‌ها Compile-time polymorphism using templates

• باز کردن حلقه‌ها (Loop unrolling) Loop unrolling

• واریانت‌ها و بازدیدکنندگان (Variants and visitors) Variants and visitors

• چندرخیتی زمان اجرا Runtime polymorphism

• توسعه مبتنی بر اینترفیس Interface-based development

• جمع‌بندی فصل Let's wrap up

حافظه Memory

• معرفی ماژول Presentation of the module

• سازماندهی حافظه Memory organization

• حافظه مجازی Virtual memory

• واحد مدیریت حافظه (MMU) Memory management unit

• تأخیر حافظه Memory latency

• تأخیر در مقابل پهنای باند Latency vs bandwidth

• حافظه کش (Cache) Cache memory

• تأخیر کش در عمل Cache latency in practice

• پیش‌خوانی داده‌ها (Data prefetching) Data prefetching

• دستورالعمل‌های وکتوری Vector instructions

• مقایسه RAM و CPU RAM vs CPU

• تعاریف: FLOPS و هوش مصنوعی Definitions: FLOPS and AI

• مدل عملکرد Roofline Roofline performance model

• مدل عملکرد Roofline در عمل Roofline performance model in practice

• جمع‌بندی فصل Let's wrap up

طراحی داده‌محور Data-oriented design

• معرفی ماژول Presentation of the module

• چیدمان حافظه خطی Linear memory layout

• آرایه‌ای از ساختارها در مقابل ساختاری از آرایه‌ها Array of Structures vs Structure of Arrays

• مدل پیچیده مبتنی بر عامل (Agent Based Model) Complex Agent Based Model

• از شی‌گرایی به داده‌محوری From Object Oriented to Data Oriented

• شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مقیاس‌پذیر Scalable molecular dynamics simulation

• راهکار داده‌محور Data oriented solution

• جمع‌بندی فصل Let's wrap up

استفاده از الگوریتم‌های موازی Using Parallel algorithms

• معرفی ماژول Presentation of the module

• الگوریتم‌های موازی C++ C++ parallel algorithms

• اجرای موازی الگوریتم‌های سفارشی (بخش اول) Running custom algorithms in parallel

• اجرای موازی الگوریتم‌های سفارشی (بخش دوم) Running custom algorithms in parallel

• پیمایش کانتینر بر اساس ایندکس Index-based container traversal

• معادله لاپلاس موازی Parallel Laplace equation

• رشته‌های CPU CPU threads

• رشته‌های GPU GPU threads

• هم‌روندی: رفتار تعریف‌نشده Concurrency: undefined behavior

• اصول سخت‌افزاری CPUهای چند هسته‌ای Hardware principles of multi-core CPUs

• اشتراک کاذب (False sharing) False sharing

• پلتفرم‌های ناهمگن Heterogeneous platforms

• محدودیت‌های برنامه‌نویسی GPU GPU programming limitations

• جمع‌بندی فصل Let's wrap up

• سپاسگزاری و خداحافظی Thank you and farewell