МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
«Утверждаю»
Декан факультета АВТ
________________________
«____»__________________ 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины: БАЗЫ ДАННЫХ
Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника
Профиль: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Квалификация выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Факультет: Автоматики и вычислительной техники
Кафедра: Вычислительные системы и сети
Москва – 2010
1. Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины является изучение и практическое освоение методов создания баз данных (БД) и общих принципов их функционирования. Рассматриваются теоретические и прикладные вопросы применения современных систем управления базами данных (СУБД) и информационные системы" href="/text/category/avtomatizirovannie_informatcionnie_sistemi/" rel="bookmark">автоматизированных информационных систем (АИС).
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
– знать:
· принципы организации и архитектуры систем баз данных;
· модели 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 автоматизированных информационных систем.
– 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;
· выполнять работы по проектированию базы данных: проводить анализ предметной области информационной системы и составление логической схемы базы данных, определять ограничения целостности и права доступа к данным, использовать средства защиты данных;
· применять методы проектирования баз данных и составления программ взаимодействия с базой данных;
· реализовывать и документировать автоматизированную информационную систему, основанную на базе данных.
– иметь представление:
· 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.
3. Объем дисциплины и виды учебной деятельности
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр (5) | Семестр (6) |
Общая трудоемкость дисциплины | 140 | 69 | 71 |
Аудиторные занятия | 102 | 51 | 51 |
Лекции (Л) | 51 | 34 | 17 |
Лабораторные работы (ЛР) | 34 | 17 | 17 |
Курсовой проект | 17 | 17 | |
Самостоятельная работа | 38 | 18 | 20 |
Расчетно-графические работы | 10 | 10 | |
Реферат | 18 | 18 | |
Контрольные работы | 10 | 10 | |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | зачет | экзамен |
4. Содержание дисциплины
Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Аудиторные занятия | |
Лекции | ЛР | ||
1 | Введение | * | |
2 | Модели данных | * | * |
3 | Введение в язык баз данных SQL | * | * |
4 | Системы управления базами данных | * | * |
5 | Физическая организация данных | * | |
6 | Механизмы доступа к данным | * | |
7 | Специальная обработка баз данных | * | |
8 | Элементы проектирования баз данных и основы создания приложений к БД | * | * |
9 | Распределенные базы данных | * | |
10 | Обзор современных СУБД и перспективы развития баз данных | * |
Содержание разделов дисциплины
Семестр 5
№ п/п | Наименование темы и ее содержание | Часы |
1 | 2 | 3 |
1 | Введение. | 2 |
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. | ||
2 | Модели данных. | 4 |
Структуризация данных. Типы отношений. 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. | ||
3 | Введение в язык баз данных SQL. | 8 |
SQL как декларативный язык запросов к реляционным базам данных. Стандарты SQL. Подмножества языка SQL (DDL – язык описания данных, DML – язык манипулирования данными, DCL – язык контроля данных). Объекты БД. Типы данных SQL. Основные команды SQL (create table, insert, update, delete, select). Операторы, предикаты, агрегирующие функции. Вложенные запросы (кореллированные и некореллированные). Представления (view) и особенности работы с ними. Использования NULL-значений. | ||
4 | Системы управления базами данных (СУБД). | 2 |
Назначение СУБД. Классификация СУБД. Основные функции СУБД. Требования к реляционным СУБД (по Кодду). Словари-справочники данных. Администрирование базы 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. | 6 |
Работа в режиме клиент-сервер. Доступ к базам данных в многопользовательских системах. Транзакции. Начало и завершение транзакций. Команды управления транзакциями. Модели транзакций. Временные отметки и блокировки. Тупики (deadlocks). Взаимовлияние транзакций. Уровни изоляции. Уровни блокировок. Многовариантность. | ||
7 | Специальная обработка БД. | 6 |
Оптимизация выполнения запросов. Цели и критерии оптимизации. Методы оптимизации. Порядок оптимизации выполнения запроса. Обеспечение защиты данных. Безопасность данных. Защита от несанкционированного доступа. Обеспечение целостности данных. Триггеры баз данных. | ||
Итого: | 34 |
Семестр 6
№ п/п | Наименование темы и ее содержание | Часы |
1 | 2 | 3 |
8 | Элементы проектирования баз данных и создания приложений к БД | 10 |
Проектирование как итерационный процесс. Инфологическое проектирование. Методы инфологического проектирования: функциональный подход, предметный подход, метод "сущность-связь". Определение требований к операционной обстановке. Выбор СУБД и других инструментальных программных средств. Логическое и физическое проектирование БД. Нормализация отношений (до 4-й нормальной формы). Пример проектирования базы данных. Особенности проектирования БД для сложных предметных областей. Объединение локальных представлений. Создание приложений к базам данных. Основные технологии доступа к базе данных (ADO, ODBC, BDE). | ||
9 | Распределенные базы данных (РБД). | 5 |
Критерии распределенности РБД (по Кодду). Дополнительные критерии оценки СУРБД. Специфика проблем проектирования и эксплуатации РБД. Методы поддержки распределенных данных (фрагментация, репликация, распределенные ограничения целостности, распределенные запросы и транзакции). | ||
10 | Обзор современных СУБД и перспективы развития БД. | 2 |
Перспективы развития технологии баз данных. | ||
Итого: | 17 |
Понедельный план проведения лекционных занятий
Семестр 5
№ недели | Тема и содержание занятия | Часы |
1 | 2 | 3 |
1 | Введение. Терминология. Автоматизированная информационная система. Предметная область информационной системы. Основы построения банков данных. | 2 |
2 | Модели данных. Структуризация данных. Типы отношений. Операции над данными. Ограничения целостности. Иерархическая модель данных (ИМД). Сетевая модель данных (СМД). | 2 |
3 | Реляционная модель данных (РМД). Основные и вспомогательные операции реляционной алгебры. Общее представление об объектно-реляционной и объектно-ориентированной моделях. | 2 |
4 | Введение в SQL. SQL как декларативный язык запросов к реляционным базам данных. Стандарты SQL. Подмножества языка SQL. Основные команды DDL (create, alter, drop) и DML (insert, update, delete). | 2 |
5 | Команда select. Синтаксис и правила выполнения. Операторы, предикаты, агрегирующие функции. | 2 |
6 | Соединение таблиц. Вложенные запросы (кореллированные и некореллированные). | 2 |
7 | Множественные операторы (union и другие). Использования NULL-значений. Представления (view) и особенности работы с ними. | 2 |
8 | Системы управления базами данных (СУБД). Назначение. Классификация. Основные функции СУБД. Требования к реляционным СУБД (по Кодду). Словари-справочники данных. Администрирование базы данных. | 2 |
9 | Механизмы среды хранения и архитектура СУБД. Пространство памяти и размещение хранимых данных. Структура хранимых данных (на примере формата DBF и СУБД Oracle). | 2 |
10 | Способы размещения и доступа к данным. Индексирование данных. Линейные и многоуровневые индексы. Составные индексы. Использование индексов. | 2 |
11 | Методы хеширования. Использование хеширования. Кластеризация данных. Использование кластеров. | 2 |
12 | Механизмы доступа к данным. Работа в режиме клиент-сервер. Доступ к базам данных в многопользовательских системах. Транзакции. Начало и завершение транзакций. Команды управления транзакциями. | 2 |
1 | 2 | 3 |
13 | Модели транзакций. Временные отметки и блокировки как средство разграничения доступа. Тупики (deadlocks). | 2 |
14 | Взаимовлияние транзакций. Уровни изоляции транзакций. Уровни блокировок. Алгоритм многовариантности (Oracle). | 2 |
15 | Оптимизация выполнения запросов. Цели и критерии оптимизации. Методы оптимизации. Порядок оптимизации выполнения запроса. | 2 |
16 | Обеспечение защиты данных. Безопасность данных. Защита от несанкционированного доступа. | 2 |
17 | Обеспечение целостности данных. Триггеры баз данных. | 2 |
Семестр 6
№ недели | Тема и содержание занятия | Часы |
1 | 2 | 3 |
1 | Элементы проектирования баз данных. Инфологическое проектирование. Определение требований к операционной обстановке. Выбор СУБД и других инструментальных программных средств. Логическое проектирование БД. Физическое проектирование БД. | 2 |
3 | Аномалии выполнения операций при некорректной схеме БД. Нормализация отношений (до 4-й нормальной формы). Функциональные, транзитивные и многозначные зависимости. Декомпозиция отношений. | 2 |
5 | Пример проектирования базы данных. | 2 |
7 | Особенности проектирования БД для сложных предметных областей. Объединение локальных представлений. | 2 |
9 | Создание приложений к базам данных. Основные технологии доступа к базе данных (ADO, ODBC, BDE). | 2 |
11 | Распределенные базы данных (РБД). Критерии распределенности РБД (по Кодду). Дополнительные критерии оценки СУРБД. Специфика проектирования и эксплуатации РБД. | 2 |
13 | Методы поддержки распределенных данных. Фрагментация и репликация. Поддержка распределенных ограничений целостности. | 2 |
15 | Распределенные запросы и транзакции. Алгоритм двухфазной фиксации. Обзор современных СУБД. | 2 |
17 | Манифест "Системы баз данных третьего поколения". Перспективы развития технологии баз данных. | 1 |
5. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Часы |
1 | 2,3,8 | Создание и модификация отношений базы данных | 4 |
2 | 3,4 | Поиск и сортировка данных | 6 |
3 | 3,4 | Работа с представлениями | 7 |
4 | 4,8 | Создание приложений к БД. СУБД Access | 6 |
5 | 4,8 | Создание приложений к БД. СУБД MySQL | 5 |
5 | 4,8 | Создание приложений к БД. Использование ODBC | 6 |
Итого | 34 |
6. Курсовая работа
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.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература
а) основная литература
1. Коннолли Т., Бегг К. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика, 3-е изд. : Пер. с англ. : Уч. пос. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. – 1440 с.
2. Введение в SQL. – М.: Лори, 2008. – 378 с.
3. Ульман Дж. Основы систем баз данных: Пер. с англ. – М.: Финансы и статистика, 1983.
4. Манифест "Системы баз данных третьего поколения". – Журнал «СУБД»,·1995, № 2. – с. 143-159. http://*****/resurs/study/ddb/manifest. html
5. Манифест «Системы объектно-ориентированных баз данных». – Журнал «СУБД»,·1995, № 4. – с. 142-155. http://*****/resurs/study/ddb/manif_oo. html
6. ГОСТ . Организация данных в системах обработки данных. Термины и определения.
7. 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. – 6-е изд. – Киев: Диалектика, 1998. – 784 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. и др. Базы данных. – М.: Бином–Пресс, С\П.: КОРОНА. 2006. – 736 с.
5. СУБД (Системы управления базами данных ): Журнал. – АО "Открытые системы".
в) методическая литература
1. Карпова данных: Учеб. пособие. – Московский государственный институт электроники и математики. – М., 2009. – 118 c.
2. Изучение основ языка SQL: Метод. указания к лабораторным работам по курсу "Базы данных" / Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: . М., 2003. – 31 с.
3. Проектирование реляционных баз данных: Метод. указания к курсовому проектированию по курсу "Базы данных" / Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: – М., 2010. – 32 с.
4. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Базы данных", Часть 2: Создание приложений для работы с базами данных / Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: Карпова И. П., Жарков С. В., – М., 2009. – 24 с.
5. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Базы данных": Работа с базами данных. СУБД Access. / Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: Карпова И. П. – М., 2010. – 29 с.
Средства обеспечения дисциплины
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 (http://*****/resurs/students/karpova/).
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лабораторные занятия проводятся в дисплейном классе, оснащенном персональными компьютерами типа IBM PC, которые объединены в локальную сеть. В качестве СУБД используется система MySQL.
9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Ввиду огромного разнообразия существующих СУБД нецелесообразно изучение какой-либо конкретной СУБД. Поэтому на лабораторных занятиях по языку SQL необходимо предъявлять требования об использовании только тех конструкций языка SQL, которые входят в стандарт SQL-92 и не зависят от используемого программного средства.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 230100.01 – "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".
Программу составила
к. т.н., доцент каф. ВСиС _______________________
Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании (методическом семинаре) кафедры «___»_____________201___г. протокол №______ и рекомендована к применению в учебном процессе.
Зав. кафедрой
«Вычислительные системы и сети»
проф., д. т.н. ________________________
«_____»_________________ 201__ г.
Программа согласована с выпускающей кафедрой «Вычислительная техника»
Зав. каф. "ВТ", проф. д. т.н. ________________________
«_____»_________________ 201__ г.
Срок действия программы продлен на:
201___/201___ уч. год_______________________________________________
(подпись зав. кафедрой)
201___/201___ уч. год_______________________________________________
(подпись зав. кафедрой)
