آموزش تکنیک ها و مفاهیم برنامه نویسی سیستم لینوکس

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

• معرفی Introduction

• عضویت در گروه تلگرام Join Telegram Group

• راه اندازی محیط توسعه لینوکس Setting up Linux Development Environment

• شروع - فهرست پیوندی دوگانه به عنوان کتابخانه Begin - Doubly Linked List as a Library

• مراحل تدوین سریع Quick Compilation Steps

• خلاصه Summary

معرفی Introduction

آشنایی با فایل های هدر Understanding Header Files

• فایل های هدر و هدف آنها چیست؟ What are Header Files and their Purpose ?

• ارتباط بین فایل های منبع و سربرگ Relationship between Source and Header Files

• جایگزینی متن Text Substitution

• مثال جایگزینی متن Text Substitution Example

• نمایش جایگزینی متن Text Substitution Demonstration

آشنایی با فایل های هدر Understanding Header Files

دستورالعمل های پیش پردازش Preprocessing Directives

• مشکل درج تکراری فایل های هدر Problem Of Duplicate Inclusion of Header Files

• دستورالعمل های پیش پردازش چیست؟ What are Pre-processing Directives ?

• راه حل برای گنجاندن تکراری فایل های Hdr با استفاده از دستورالعمل های پیش پردازش Solution to Duplicate Inclusion of Hdr files using Preprocessing Directives

دستورالعمل های پیش پردازش Preprocessing Directives

روش صحیح استفاده از ساختارها و توابع Correct Way of Using Structures and Functions

• تعاریف ساختار و کاربرد Structure Definitions and Use

• اعلام عملکرد و استفاده Function Declaration and Use

• وابستگی بازگشتی Recursive Dependency

• راه حل وابستگی بازگشتی Solution to Recursive Dependency

• خلاصه Summary

روش صحیح استفاده از ساختارها و توابع Correct Way of Using Structures and Functions

ایجاد سریع کتابخانه های استاتیک و پویا Quick Creation of Static and Dynamic Libraries

• از سرگیری با کتابخانه فهرست پیوندی دوگانه Resuming with Doubly Linked List Library

• کتابخانه های ایستا و پویا - ایجاد سریع Static and Dynamic Libraries - Quick Creation

• پیوند با کتابخانه استاتیک Linking with Static Library

• پیوند با کتابخانه پویا Linking with Dynamic Library

• خلاصه Summary

ایجاد سریع کتابخانه های استاتیک و پویا Quick Creation of Static and Dynamic Libraries

چهار مرحله از فرآیند تالیف Four Stages of Compilation Process

• 4 مرحله از فرآیند تدوین 4 Stages of Compilation Process

• مرحله 1 از 4 - مرحله پیش پردازش Stage 1 of 4 - Preprocessing stage

• مرحله 2 از 4 - مرحله تدوین Stage 2 of 4 - Compilation Stage

• مرحله 3 از 4 - مرحله اسمبلر Stage 3 of 4 - Assembler Stage

• مرحله 4 از 4 - مرحله پیوند Stage 4 of 4 - Linking Stage

چهار مرحله از فرآیند تالیف Four Stages of Compilation Process

ساخت پروژه با استفاده از Makefiles Build Project using Makefiles

• معرفی Makefile Introducing Makefile

• Makefile Analogy - Dependency Tree Makefile Analogy - Dependency Tree

• تکلیف Makefile - part1 Makefile Assignment - part1

• تکلیف Makefile - part2 Makefile Assignment - part2

• فایل نهایی نهایی Final Makefile

ساخت پروژه با استفاده از Makefiles Build Project using Makefiles

کتابخانه های قابل برنامه ریزی - Generics Programmable Libraries - Generics

• معرفی Introduction

• بازبینی DLL Revisiting DLL

• بیان مسأله Problem Statement

• راه حل - تفویض مسئولیت Solution - Responsibility Delegation

• استفاده از کتابخانه DLL قابل برنامه ریزی - Code Walk Using Programmable DLL Library - Code Walk

• جستجوی خلاصه پاسخ به تماس Search Callback Summary

• مقایسه پاسخ به تماس Comparison Callback

• مقایسه نسخه نمایشی پاسخ به تماس Comparison Callback Demo

• خلاصه Summary

• تکلیف کدنویسی Coding Assignment

کتابخانه های قابل برنامه ریزی - Generics Programmable Libraries - Generics

ماکروهای تکراری Iterative Macros

• شروع شدن Getting Started

• برای معناشناسی حلقه For loop Semantics

• ماکروهای تکراری برای LinkedList Iterative Macros For LinkedList

• ماکروهای تکراری برای درختان باینری Iterative Macros for Binary Trees

• پیش نیازهای تکرار کننده درخت Tree Iterators Prerequisites

• پیاده سازی Tree Iterators Tree Iterators Implementation

• خلاصه Summary

• تکلیف کدنویسی Coding Assignment

ماکروهای تکراری Iterative Macros

ساختارهای داده مبتنی بر چسب Glue Based Data structures

• معرفی Introduction

• تعریف Glthreads Glthreads Definition

• تفاوت - DLL سنتی در مقابل چسب مبتنی بر چسب Difference - Traditional Vs Glue Based DLL

• آفست فیلد ساختار Structure Field Offset

• وظیفه Assignment

• درج GLNode GLNode Insertion

• تکرار GLThread GLThread Iteration

• حذف GLNode GLNode Removal

• Code Walk - نسخه ی نمایشی Code Walk - Demo

• مشکلات فهرست سنتی Traditional List Problems

• مزایای GLThread GLThread Benefits

ساختارهای داده مبتنی بر چسب Glue Based Data structures

اشاره گرهای مات Opaque Pointers

• معرفی Introduction

• طراحی کتابخانه معمولی Typical Library Design

• بیان مسأله Problem Statement

• استراتژی راه حل Solution Strategy

• نتیجه Conclusion

اشاره گرهای مات Opaque Pointers

برنامه نویسی بیت Bit Programming

• مقدمه ای بر برنامه نویسی بیت Introduction to Bit Programming

• اپراتور XOR XOR Operator

• استفاده از بیت ها به عنوان پرچم Using Bits as Flags

• استفاده از Enums به عنوان بیت Using Enums as Bits

• تکلیف برنامه نویسی بیت Assignment on Bit Programming

• تطبیق الگوی بیت Bit Pattern Matching

• مراحل تطبیق الگوی بیت Bit Pattern Matching Steps

• بیت مپ BitMaps

• API ها و پیاده سازی BitMap BitMap APIs and Implementation

• تخصیص در BitMaps Assignment on BitMaps

برنامه نویسی بیت Bit Programming

اندین بودن ماشین Machine Endianness

• اندین بودن ماشین Machine Endianness

• برنامه ای برای یافتن Endianness ماشین Program to find Machine Endianness

اندین بودن ماشین Machine Endianness

ارتباطات مبتنی بر TLV TLV Based Communication

• معرفی TLVs TLVs Introduction

• چرا به TLV نیاز داریم؟ Why we need TLVs ?

• چرا ما به TLV نیاز داریم - یک سناریوی دیگر Why we need TLVs - Another scenario

• درک TLV ها Understanding TLVs

• TLV پرداختن به مشکل ناهمگونی TLV Addressing the problem of Heterogeneity

• TLV پرداختن به مشکل ارتقاء نرم افزار TLV Addressing the problem of Software Upgrade

• ساختار داده - STREAMS Data Structure - STREAMS

• سریال زدایی TLV با استفاده از STREAMS TLV De-Serialization using STREAMS

• تخصیص کدگذاری - در جریان ها Coding Assignment - on Streams

• تخصیص کدگذاری - در TLVs Coding Assignment - on TLVs

ارتباطات مبتنی بر TLV TLV Based Communication

کار با تایمرهای پوزیکس لینوکس Working with Linux Posix Timers

• دستور کار و پیش نیازها Agenda and Prerequisites

• ارتباط تایمر Timer Relevance

• انواع تایمر Timer Types

• API های Posix برای تایمرها Posix APIs for Timers

• طراحی تایمر Timer Design

• مراحل ایجاد تایمر Timer Creation Steps

• پیاده سازی تایمر و نسخه ی نمایشی Timer Implementation and Demo

کار با تایمرهای پوزیکس لینوکس Working with Linux Posix Timers

چیدمان حافظه فرآیند لینوکس Memory Layout of Linux Process

• دستور جلسه Agenda

• مبانی حافظه مجازی حافظه Virtual Memory Memory Basics

• چیدمان حافظه فرآیند لینوکس Memory Layout of Linux Process

• مثال: چیدمان حافظه فرآیند لینوکس Example : Memory Layout of Linux Process

• روی دستور اندازه تمرین کنید Exercise on size command

چیدمان حافظه فرآیند لینوکس Memory Layout of Linux Process

مدیریت حافظه پشته Stack Memory Management

• مبانی حافظه پشته Stack Memory Basics

• پشته محتویات حافظه Stack Memory Contents

• پشته سرریز و پیشگیری Stack-Overflow and Prevention

• خرابی حافظه پشته Stack Memory Corruption

• مراحل تماس و بازگشت - شروع به کار Procedure Call and Return - Getting Started

• رجیسترهای رایج CPU Common Cpu Registers

• مکانیسم فراخوانی رویه Procedure Call Mechanism

• هدف از ثبت اشاره گر پایه (ebp) Purpose of Base Pointer register (ebp)

• الگوریتم فراخوانی رویه رسمی Formalizing Procedure Call Algorithm

• روند بازگشت - اهداف Procedure Return - Goals

• روش بازگشت توضیح داده شده - گام به گام Procedure Return Explained - Step by Step

• الگوریتم بازگشت رویه رسمی Formalizing Procedure Return Algorithm

• جلسه آزمایشگاه - تجزیه و تحلیل حافظه پشته Lab Session - Stack Memory Analysis

مدیریت حافظه پشته Stack Memory Management

مدیریت حافظه Heap Heap Memory Management

• مدیریت حافظه Heap - اهداف و مقدمه Heap Memory Management - Goals and Introduction

• Malloc() - بازبینی سریع Malloc() - Quick Revision

• نشانگر شکست Break pointer

• تماس های سیستم brk و sbrk brk and sbrk system calls

• Malloc نسخه 1.0 Malloc Version 1.0

• بیان مسأله Problem Statement

• نیاز مدیریت حافظه Heap Heap Memory Management Requirement

• MetaBlock و DataBlock MetaBlock and DataBlock

• تخصیص ها و تخصیص ها Allocations and Deallocations

• تقسیم بلوک Block Splitting

• بلوک ادغام Block Merging

• مشکل تکه تکه شدن Problem of Fragmentation

مدیریت حافظه Heap Heap Memory Management

مفاهیم صفحه بندی Concepts of Paging

• معرفی Introduction

• حافظه آدرس پذیر بایت Byte Addressable Memory

• سیستم 32 بیتی یا 64 بیتی چیست؟ What is 32 bit Or 64 bit system ?

• سیستم اتوبوس Bus System

• CPU آدرس های مجازی تولید می کند CPU Generates Virtual Addresses

• گذرگاه داده و گذرگاه آدرس Data bus and Address Bus

• درک خود را بررسی کنید Check your Understanding

• نگاشت آدرس مجازی به آدرس فیزیکی Mapping of Virtual Address to Physical Address

• صفحات و فریم های فیزیکی Physical Pages and Frames

• تعویض صفحه Page Swapping

• صفحات حافظه مجازی Virtual Memory Pages

• نقشه برداری 1:1 بین صفحه فیزیکی و مجازی 1:1 Mapping between Physical and Virtual Page

• ترکیب آدرس مجازی Virtual Address Composition

• جدول صفحه Page Table

• درک خود را آزمایش کنید Test your Understanding

• صفحه بندی در عمل Paging in Action

• درک خود را آزمایش کنید Test your Understanding

• سناریوی فرآیند چندگانه Multiple Process Scenario

• رفع تکه تکه شدن خارجی Resolve External Fragmentation

• تخصیص صفحه به یک فرآیند - قسمت 1 Page Allocation to a Process - Part1

• تخصیص صفحه به یک فرآیند - قسمت 2 Page Allocation to a Process - Part2

• صفحات فیزیکی به اشتراک گذاشته شده Shared Physical Pages

• مشکلات جداول صفحه Page tables Problems

• مسئله 1 جدول صفحه - اندازه جدول صفحه بزرگ مهم است Page Table Problem 1 - Large Page Table Size Matters

• جدول صفحه مسئله 2 - نیاز به حافظه اصلی پیوسته Page Table Problem 2 - Need for Contiguous Main Memory

• مسئله 3 جدول صفحه - توخالی جدول صفحه Page Table Problem 3 - Page Table Hollowness

مفاهیم صفحه بندی Concepts of Paging

صفحه بندی چند سطحی Multi Level Paging

• معرفی Introduction

• صفحه بندی چند سطحی در عمل - قسمت 1 Multi Level Paging In Action - Part1

• صفحه بندی چند سطحی در عمل - قسمت 2 Multi Level Paging In Action - Part2

• درک خود را آزمایش کنید Test your Understanding

صفحه بندی چند سطحی Multi Level Paging

صفحه بندی بر اساس تقاضا Paging on Demand

• بیان مسأله Problem Statement

• مراحل صفحه بندی تقاضا Demand Paging Steps

• زمان دسترسی موثر Effective Access Time

صفحه بندی بر اساس تقاضا Paging on Demand

مدیریت حافظه برای فرآیندهای چند رشته ای Memory Management for Multi-threaded Processes

• معرفی Introduction

• مدیریت حافظه مجازی Virtual Memory Management

• مدیریت جدول صفحه Page Table Management

• پایان تاپیک Thread Termination

مدیریت حافظه برای فرآیندهای چند رشته ای Memory Management for Multi-threaded Processes

جایزه Bonus

• سخنرانی جایزه - زمان برای گرفتن آب نبات! Bonus Lecture - Time to get some Candies !!

جایزه Bonus