МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
_____________
"____"_____________ 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины: БАЗЫ ДАННЫХ
Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника
Профиль: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Факультет: Автоматики и вычислительной техники
Кафедра: Вычислительные системы и сети
Москва 2011
1. Цели и задачи дисциплины
Цели: изучение и практическое освоение методов создания баз данных и общих принципов их функционирования.
Задачи:
· Изучение основных моделей данных и языковых средств работы с реляционными базами данных.
· Изучение принципов организации систем баз данных.
· Разработка базы данных для произвольной предметной области.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Б3 – Профессиональный цикл, базовая часть.
Перед изучением дисциплины студент должен знать основы информатики и программирования, архитектуры вычислительных систем, операционных систем и сетей, основы математической логики, теории алгоритмов и дискретной математики. Дисциплина является предшествующей для дисциплин "Информационные системы", "Организация высокопроизводительных систем" и "Управление прикладными информационными системами".
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций студента:
· Осознает сущность и значение информации в развитии современного общества; владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-11).
· Имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12).
· Способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13).
· Разрабатывать модели информационных систем, включая модели баз данных (ПК-4).
· Способен разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5).
В результате изучения дисциплины студенты должны:
– знать:
· базы данных и системы управления базами данных для информационных систем различного назначения;
· принципы организации и архитектуры систем баз данных;
· модели баз данных;
· последовательность и этапы проектирования баз данных;
· современные методики синтеза и оптимизации структур баз данных;
· основные конструкции языка обработки данных (SQL);
· методики оптимизации процессов обработки запросов;
· современные методы обеспечения целостности данных;
· методы физической организации баз данных;
· современные методы и средства создания информационные системы" href="/text/category/avtomatizirovannie_informatcionnie_sistemi/" rel="bookmark">автоматизированных информационных систем (АИС).
– уметь:
· применять современную методологию для исследования и синтеза информационных моделей предметных областей АИС;
· применять современную методологию на стадии технического проектирования – обследование, выбор и системное обоснование проектных решений по структуре информационных моделей и базам данных;
· разрабатывать инфологические и даталогические схемы баз данных;
· выполнять работы по проектированию базы данных: проводить анализ предметной области информационной системы и составление схемы базы данных, проводить нормализацию отношений; определять ограничения целостности и права доступа к данным; использовать средства защиты данных;
· реализовывать и документировать автоматизированную информационную систему, основанную на базе данных.
– владеть:
· методами проектирования баз данных и составления программ взаимодействия с базой данных;
· методами описания схем баз данных.
– иметь представление:
· о роли и месте знаний по дисциплине при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности.
· о многообразии современных систем управления базами данных, их областях применения и особенностях;
· о тенденциях и перспективах развития современных систем управления базами данных;
· об основных нерешенных на сегодняшний день проблемах, возникающих при создании и использовании баз данных.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
4 | 5 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 126 | 54 | 72 |
В том числе: | |||
Лекции | 54 | 36 | 18 |
Практические занятия (ПЗ) | 18 | 18 | |
Семинары (С) | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 54 | 18 | 36 |
Самостоятельная работа (всего) | 90 | 36 | 54 |
В том числе: | |||
Курсовой проект | 36 | 36 | |
Расчетно-графические работы | 18 | 18 | |
Реферат | 30 | 30 | |
Компьютерное тестирование | 6 | 6 | |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | зачет | экзамен | |
Общая трудоемкость: часы зачетные единицы | 216 | 90 | 126 |
6 | 1,5 | 4,5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
Семестр 4
№ п/п | Наименование темы и ее содержание | Часы |
1 | 2 | 3 |
1 | Введение. Модели данных. | 6 |
Информация, данные, знания. Терминология. Автоматизированная информационная система. Предметная область информационной системы. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Уровни представления данных. Понятия схемы и подсхемы. Понятие модели данных. Структуризация данных. Операции над данными. Ограничения целостности. Иерархическая модель данных (ИМД). Сетевая модель данных (СМД). Реляционная модель данных (РМД). Отношение, схема отношения, свойства отношения. Основные и вспомогательные операции реляционной алгебры. Общее представление об объектно-реляционной и объектно-ориентированной моделях. | ||
2 | Введение в язык баз данных SQL. | 6 |
SQL как декларативный язык запросов к реляционным базам данных. Стандарты SQL. Подмножества языка SQL. Объекты БД. Типы данных SQL. Основные команды SQL (create table, insert, update, delete, select). Операторы, предикаты, агрегирующие функции. Вложенные запросы (коррелированные и некоррелированные). Представления (view) и особенности работы с ними. Использования NULL-значений. | ||
3 | Элементы проектирования баз данных. | 8 |
Проектирование как итерационный процесс. Инфологическое проектирование. Методы инфологического проектирования. Метод "сущность-связь". Определение требований к операционной обстановке. Выбор системы управления базами данных и других инструментальных программных средств. Логическое и физическое проектирование БД. Аномалии выполнения операций при некорректной схеме БД. Нормализация отношений (до 4-й нормальной формы). Денормализация отношений. | ||
4 | Системы управления базами данных (СУБД). | 2 |
Назначение СУБД. Классификация СУБД. Основные функции СУБД (обеспечение логической и физической целостности БД, логической и физической независимости БД, защиты данных). Администрирование базы данных. Словари-справочники данных. | ||
5 | Физическая организация данных. | 6 |
Механизмы среды хранения и архитектура СУБД. Пространство памяти и размещение хранимых данных. Структура хранимых данных (на примере формата DBF и СУБД Oracle). Способы размещения и доступа к данным. Индексирование данных. Линейные и многоуровневые индексы. Составные индексы. Использование индексов. Методы хеширования. Использование хеширования. Кластеризация данных. Использование кластеров. | ||
6 | Механизмы доступа к данным. | 8 |
Работа в режиме клиент-сервер. Доступ к базам данных в многопользовательских системах. Транзакция как механизм обеспечения непротиворечивости данных. Свойства транзакций. Взаимовлияние транзакций. Уровни изоляции. Уровни блокировок. Блокировка как средство разграничения доступа. Механизм временных отметок. Многовариантность. | ||
Итого: | 36 |
Семестр 5
№ п/п | Наименование темы и ее содержание | Часы |
7 | Организация приложений на основе баз данных. | 4 |
Архитектура клиент-сервер для баз данных. Технологии доступа к базе данных (ADO, BDE, ODBC). Хранимые процедуры. Триггеры баз данных. Организация интерфейса к базе данных. | ||
8 | Специальная обработка БД. | 8 |
Оптимизация выполнения запросов. Цели и критерии оптимизации. Методы оптимизации. Порядок оптимизации выполнения запроса. Обеспечение защиты данных. Безопасность данных (обеспечение физической защиты). Защита от несанкционированного доступа. Обеспечение целостности данных. | ||
9 | Распределенные базы данных (РБД) и GRID-системы. | 4 |
Критерии распределенности РБД (по Кодду). Специфика проблем проектирования и эксплуатации РБД. Принцип организации GRID-систем. | ||
10 | Обзор современных СУБД и перспективы развития БД. | 2 |
Объектно-реляционные и объектно-ориентированные СУБД. Перспективы развития технологии баз данных. | ||
Итого: | 18 |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | Номера разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
1. | Информационные системы | + | + | + | + | + | + | ||||
2. | Организация высокопроизводительных систем | + | + | + | + | + | + | ||||
3. | Управление прикладными информационными системами | + | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. раб. | Сем. | СРС | Тест |
1. | Введение. Модели данных. | + | + | ||||
2. | Введение в язык баз данных SQL. | + | + | + | + | ||
3. | Элементы проектирования баз данных. | + | + | + | + | ||
4. | Системы управления базами данных (СУБД). | + | + | + | |||
5. | Физическая организация данных. | + | |||||
6. | Механизмы доступа к данным. | + | + | ||||
7. | Организация приложений на основе баз данных. | + | + | + | + | ||
8. | Специальная обработка БД. | + | + | ||||
9. | Распределенные базы данных (РБД). | + | + | + | |||
10. | Обзор современных СУБД и перспективы развития БД. | + | + |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Часы |
4 семестр | |||
1 | 2 | Создание и модификация отношений базы данных | 4 / 0.11 |
2 | 2, 6 | Поиск, сортировка, индексирование данных | 4 / 0.11 |
3 | 2 | Работа с представлениями | 6 / 0.17 |
4 | 1, 2 | Изучение операций реляционной алгебры | 4 / 0.11 |
5 семестр | |||
5 | 6, 8 | Изучение механизма транзакций | 6 / 0.17 |
6 | 3, 7, 8 | Создание приложений к БД с использованием Access | 12 / 0.33 |
7 | 3, 7, 8 | Создание приложений к БД под управлением MySQL | 9 / 0.25 |
8 | 8 | Создание приложений к БД с использованием ODBC | 9 / 0.25 |
Итого | 54 / 1.5 |
На практических занятиях изучается методология проектирования баз данных. Особое внимание уделяется анализу предметной области, построению инфологической и даталогической моделей, а также нормализации отношений реляционной базы данных.
7. Примерная тематика курсовых работ
Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями по курсовому проектированию (см. список методической литературы). Она включает в себя проектирование и реализацию базы данных по одному из указанных или самостоятельно выбранных вариантов под управлением любой выбранной СУБД.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика, 3-е изд. : Пер. с англ. : Уч. пос. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. – 1440 с.
2. SQL. – Издательство: Лори, 2007. – 672 с.
3. ГОСТ . Организация данных в системах обработки данных. Термины и определения.
4. ГОСТ 34.320-96. Информационные технологии. Система стандартов по базам данных. Концепции и терминология для концептуальной схемы и информационной базы. – Межгосударственный стандарт. Дата введения 01.07.2001.
б) дополнительная литература:
1. Дж. Введение в системы баз данных.: Пер. с англ. – 8-е изд. – М., Изд. дом "Вильямс", 2006. – 1328 с.
2. Кузнецов баз данных. – "Издательство Интернет-университет информационных технологий – ИНТУИТ. ру", 2005. – 488 с.
3. Фрай Дж. Проектирование структур баз данных : В 2-х кн. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985.
4. "Открытые системы / СУБД": Журнал. – АО "Открытые системы".
в) методическая литература:
1. Проектирование реляционных баз данных: Метод. указания к курсовому проектированию по курсу "Базы данных" / Моск. гос. ин-т электроники и математики; Сост.: . – М., 2010. – 32 с.
2. Карпова данных: Учеб. пособие. – Моск. гос. институт электроники и математики. – М., 2009. – 118 c.
3. Изучение основ языка SQL: Метод. указания к лабораторным работам по курсу "Базы данных" / Моск. гос. ин-т электроники и математики; Сост.: . М., 2003. – 31 с.
4. Создание приложений для работы с базой данных: Метод. указания к лаб. раб. по курсу "Базы данных". – Сост.: , , – МГИЭМ, 2009. – 23 с.
СУБД Oracle9i, MS Access 2007 и MySQL.
В качестве средства дополнительного контроля знаний используется система автоматизированного контроля знаний TS, разработанная группой преподавателей и студентов кафедры "Вычислительные системы и сети" и кафедры "Управление и информатика в технических системах". Она установлена в дисплейном классе кафедры ВСиС, а также доступна через Internet (*****).
д) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
1. http://www. *****/database – сайт ЦИТфорум, раздел "Базы данных".
2. ***** – научно-образовательный сайт.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
1. Компьютерный класс, оборудованный для проведения практических и лабораторных работ персональными компьютерами, объединенными в сеть с выходом в Интернет.
2. Установленное лицензионное программное обеспечение.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
- Вести рабочую тетрадь с проработкой и заметками по изучаемым вопросам.
- Готовиться дома к выполнению лабораторных работ и приходить на занятия с подготовленным файлом с текстами запросов.
- Ввиду огромного разнообразия существующих СУБД нецелесообразно изучение какой-либо конкретной СУБД. Поэтому на лабораторных занятиях по языку SQL предъявляются требования об использовании только тех конструкций языка SQL, которые входят в стандарт SQL-92 и не зависят от используемого программного средства.
- Для лучшего усвоения материала перед каждой лекцией знакомиться с лекционным материалом, доступном в электронном виде на сайте *****.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 230100 – "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".
Составитель:
к. т.н., доцент каф. ВСиС ____________________
Рецензент: ____________________
Заведующий кафедрой ВСиС
д. т.н., профессор ____________________
Декан факультета АВТ
д. т.н., профессор ____________________
