Базы Данных: Рабочая программа курса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) УТВЕРЖДАЮ Ректор СПбГИТМО(ТУ) _______________________В.Н.Васильев "_____"__________________200__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Базы Данных по направлению(ям) подготовки

Бизнес информатика

Специальности(ям)

523100

Факультет(ы)

Информационных технологий и программирования

Председатель УМC университета

А.А.Шехонин

2

1. Цели и задачи дисциплины Цель курса – освоение слушателями фундаментальных знаний в области теории баз данных и выработка практических навыков применения этих знаний. Задачи курса – изложение основных положений теории баз данных, их применения при реализации СУБД, а также методов использования СУБД для создания и эксплуатации прикладных программных систем. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Для успешного освоения курса студенты должны быть знакомы с основами теории множеств, дискретным анализом, алгеброй, математическим анализом, основами теории вероятностей, иметь практические навыки программирования на одном из языков программирования общего назначения, таких, как Паскаль, С, С++, Java. Требуется также знакомство с основными функциями операционных систем и вычислительных сетей. 3. Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Всего часов Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПЗ) Самостоятельная работы Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

162 72 36 36 90 экзамен

Семестр 3 162 72 36 36 90 экзамен

4. Содержание дисциплины 1. Введение в теорию баз данных 2. Модели данных и языки запросов 3. Транзакции и согласованность 4. Архитектуры СУБД и приложений 5. Методы реализации ядра СУБД 6. Распределенные и неоднородные системы 7. Моделирование и проектирование приложений 8. Разработка приложений (на уровне моделей) 9. Администрирование баз данных 10. Физическое проектирование и настройка производительности. 4.1. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Разделы курса Введение в теорию баз данных Модели данных и языки запросов Транзакции и согласованность Архитектуры СУБД и приложений Методы реализации ядра СУБД Распределенные и неоднородные системы Моделирование и проектирование приложений Разработка приложений (на уровне моделей)

Лекции 2 6 2 4 4 2

ПЗ (или С)

2

2

4

2

18 2 6

3

9 10

Администрирование баз данных Физическое проектирование и настройка производительности

4 6

2 4

4.2. Содержание разделов дисциплины Введение в теорию баз данных Роль и место СУБД в прикладных системах. Основные функции СУБД. Взаимодействие СУБД с другими компонентами программного обеспечения. История развития СУБД. Модели данных и языки запросов Неформальное определение модели данных и ранние модели данных. Значение высокоуровневых языков запросов. Реляционная модель данных: определение, основные операции реляционной алгебры, эквивалентность языков запросов. Теория нормализации. Пост-реляционные модели данных: объектные модели данных. Язык запросов SQL в реляционных системах. Объектные и дедуктивные языки запросов (обзор). Транзакции и согласованность Определение транзакций и их роль в поддержке согласованности и защите от отказов. Критерии согласованности. Теория сериализуемости. Модель управления транзакциями: планировщики и протоколы. Двухфазный протокол блокирования и его корректность. Обнаружение тупиков. Многоуровневое блокирование и недвухфазные протоколы блокирования. Неблокирующие протоколы управления транзакциями. Теория ведения журналов и восстановления после отказов. Распределенные системы: двухфазный протокол завершения. Раскопированные данные: протоколы голосования. Архитектуры СУБД и приложений Однопользовательские и многопользовательские архитектуры СУБД. Функции СУБД в архитектуре клиент-сервер. Роль и функции СУБД в многоуровневых архитектурах с серверами приложений. Методы реализации ядра СУБД Функции и состав ядра СУБД. Структуры хранения для различных типов и моделей данных. Методы индексирования. Алгоритмы выполнения алгебраических операций в реляционной и пост-реляционных системах. Методы оптимизации запросов. Управление оперативной памятью: буферизация. Методы ведения журналов, алгоритмы откатов транзакций и восстановления после отказов. Параллельные серверы баз данных. Распределенные системы: выполнение запросов, репликация и фрагментация данных, особенности выполнения транзакций. Распределенные и неоднородные системы Роль неоднородных систем. Уровни неоднородности: архитектуры вычислительных систем, моделей данных, семантическая неоднородность. Интеграция неоднородных моделей данных. Устранение семантических неоднородностей. Неоднородные автономные системы. Методы поддержки согласованности в неоднородных системах. СУБД в распределенных объектных системах. Мониторы транзакций. Серверы приложений. Доступ к базам данных из Интернет. Моделирование и проектирование приложений Методологии проектирования прикладных систем, использующих базы данных и жизненный цикл баз данных. Проектирование баз данных с использованием модели “сущность-связь”. Объектные методологии проектирования приложений. Программные средства автоматизации проектирования. Выбор СУБД для реализации прикладной системы. Разработка приложений (на уровне моделей) Техника использования языка запросов SQL. Работа с базами данных в обычных языках программирования. Универсальные интерфейсы доступа к базам данных: ODBC, JDBC и другие. Методы создания высокоэффективных приложений.

4

Администрирование баз данных Планирование емкости и мощности системы. Управление доступом к СУБД: пользователи и полномочия. Управление отказоустойчивостью (создание резервных копий, процедуры восстановления). Сопровождение баз данных. Физическое проектирование и настройка производительности Проектирование физической схемы базы данных. Выбор цели оптимизации системы. Анализ производительности и выявление узких мест. Настройка сервера СУБД. Анализ планов выполнения запросов и их настройка. Управление оптимизатором запросов. 5. Практические занятия и лабораторные работы 5.1. Практические занятия № п/п 1 2 3 4

№ раздела дисциплины 2 4 5 7

5 6 7

8 9 10

Наименование практических занятий Создание запросов к учебной базе данных на языке SQL Проектирование базы данных Реализация ядра базы данных Моделирование приложения для спроектированной базы данных Создание модели приложения Настройка и управление базой данных Управление аппаратными ресурсами

5.2. Лабораторные занятия не предусмотрены. 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.1. Рекомендуемая литература 1. Дж. Ульман, Дж. Видом. Введение в системы баз данных. М.: Лори.- 2000. – 374 с. 2. К. Дейт. Введение в системы баз данных. 6-е изд., М.; СПб.: Вильямс.- 2000.848 с. 3. Документация по СУБД, используемой для лабораторных работ. 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Программное обеспечение необходимое для выполнения практических и лабораторных работ: RBase, MS SQL Server, Oracle (одна из программ). Программное обеспечение управляется операционной системой Windows на основе технологии NT.

5

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для проведения практических занятий необходим компьютерный класс с набором программного обеспечения указанного в 6.2. Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины. Программу составили: кафедра компьютерных технологий ассистент кафедры

Повышев Владислав Вячеславович

Программа одобрена на заседании УМК факультета (или УМК цикла дисциплин) ___________________________________________________________________ _____________________________

___________________ (подпись) Ф.И.О.