УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора Института кибернетики
по учебной работе
________________
«___»_____________2015 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Промышленные системы управления базами данных
НАПРАВЛЕНИЕ ООП 09.03.02 Информационные системы и технологии
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ Геоинформационные системы
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2015 г.
КУРС 4 СЕМЕСТР 7
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3 кредита ECTS
КОД ДИСЦИПЛИНЫ Б1.ВМ5.2.7
Виды учебной деятельности | Временной ресурс по очной форме обучения |
Лекции, ч. | 16 |
Лабораторные занятия, ч. | 16 |
Аудиторные занятия, ч. | 32 |
Самостоятельная работа, ч. | 76 |
ИТОГО, ч. | 108 |
Вид промежуточной аттестации зачёт в 7 семестре
Обеспечивающее подразделение кафедра ВТ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ВТ ____________ , профессор
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП ____________ , доцент
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ____________ , доцент
2015 г.
1. Цели освоения дисциплины
Цель данной дисциплины – рассмотреть принципы организации и оперирования большими объемами данных с применением современных информационных средств и технологий, что соответствует целям (Ц2, Ц4) ООП.
2.Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Промышленные системы управления базами данных» (Б1.ВМ5.2.7) относится к дисциплинам вариативной части вариативного междисциплинарного профессионального модуля (Б1.ВМ5) профиля «Геоинформационные системы» (Б1.ВМ5.2) направления «Информационные системы и технологии».
Для изучения дисциплины «Промышленные системы управления базами данных» требуется усвоение студентами знаний и умений дисциплин вариативной части профессионального цикла (ПРЕРЕКВИЗИТЫ): «Управление данными» (Б1.ВМ4.16).
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованием ООП освоение дисциплины направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС (табл. 1).
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины
Результаты обучения (компетенции из ФГОС) | Составляющие результатов обучения | |||||
Код | Знания | Код | Умения | Код | Владение опытом | |
Р6 (ПК-22 – ПК-26) | З.6.7.1 | Характерных отличий промышленных систем управления базами данных (СУБД) от прочих классов СУБД; принципов построения информационных систем с использованием промышленных СУБД; принципов организации данных в промышленных СУБД. | У.6.7.1 | Устанавливать и настраивать СУБД для работы, настраивать доступ к объектам базы данных, создавать запросы к базе данных и реализовывать правила бизнес-логики средствами СУБД, анализировать планы выполнения запросов. | В.6.7.1 | Навыками использования современных инструментов СУБД: средствами администрирования баз данных, профилировщиками, отладчиками запросов, средствами мониторинга производительности |
В результате освоения дисциплины «Промышленные системы управления базами данных» студентами должны быть достигнуты следующие результаты (табл. 2):
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины
№ п/п | Результат |
РД1 | Знать основные принципы организации данных в промышленных СУБД на физическом уровне. |
РД2 | Знать основные методы и алгоритмы, лежащие в основе механизма выполнения запросов к БД, методы оптимизации структуры БД и запросов к БД для повышения производительности ИС. Уметь анализировать планы выполнения запросов, создавать и настраивать индексы, оптимизировать запросы и структуру базы данных при росте объёмов данных для повышения производительности. Владеть навыками работы с инструментами написания и отладки запросов и мониторинга производительности БД. |
РД3 | Знать возможности языков современных корпоративных СУБД. Уметь создавать запросы к базе данных и реализовывать правила бизнес-логики средствами СУБД. Владеть навыками работы с инструментами написания и отладки запросов. |
РД4 | Знать принципы параллельной работы транзакций с различным уровнем изоляции. Уметь использовать различные уровни изоляции транзакций для повышения скорости выполнения параллельных запросов и исключения блокировок. Владеть навыками работы с инструментами написания и отладки запросов, и мониторинга производительности БД. |
РД5 | Знать характерные отличия промышленных систем управления базами данных (СУБД) от прочих классов СУБД, а также отличия корпоративных систем от прочих ИС. Знать принципы построения ИС с использованием промышленных СУБД. Уметь настраивать доступ к объектам базы данных (администрировать БД). |
РД6 | Знать области применения нереляционных технологий БД. Знать способы и методы организации аудита данных в БД. Уметь реализовывать простейший аудит данных при помощи средств СУБД. |
4. Структура и содержание дисциплины
Раздел 1. Физическая организация данных
Классификация СУБД, отличия промышленных СУБД от прочих классов СУБД. Принципы организации хранения данных на физическом уровне в РСУБД (страничная организация, ввод/вывод, представление типов данных). Показатели производительности запросов к базам данных.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. ЛР№2. Исследование физической структуры страниц данных SQL Server.
2. ЛР№3. Оптимизация запросов при помощи индексов.
Раздел 2. Индексирование данных и оптимизация производительности запросов
Виды индексов. Устройство В-дерева. Пространственные индексы. Виды алгоритмов соединения. План выполнения запроса. Использование статистик при построении оптимального плана выполнения.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. ЛР№3. Оптимизация запросов при помощи индексов.
Раздел 3. Дополнительные возможности языка SQL
Представления, хранимые процедуры, функции, триггеры, курсоры, Common Table Expressions (CTE). Динамический SQL. Системные представления INFORMATION_SCHEMA.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. ЛР№1. Создание триггеров аудита.
2. ЛР№3. Оптимизация запросов при помощи индексов.
Раздел 4. Транзакции и параллельная обработка данных
Принципы ACID. Изоляция транзакций. Поддержка версионности записей. Репликация данных.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. ЛР№4. Изоляция транзакций и блокировки при выполнении параллельных запросов.
5. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
5.1 Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
· Работу с лекционным материалом
· Обзор литературы и электронных источников (в том числе, технической документации) по общим проблемам и индивидуально заданной проблеме курса
· Чтение и перевод технических текстов с иностранных языков
· Опережающую самостоятельную работу
· Подготовку к лабораторным работам и практическим занятиям
· Подготовку к контрольным работам, к защите индивидуального задания, к экзамену и защите курсовой работы
Творческая самостоятельная работа включает:
· Поиск, анализ и структурирование информации по темам индивидуальных вариантов лабораторных работ
· Исследовательская работа, участие в конференциях, семинарах и олимпиадах
5.2 Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим образом:
· защита отчетов по лабораторным работам.
6. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия | Результаты обучения по дисциплине |
Защита лабораторных работ (4 работы) | РД1-РД6 |
Сдача зачёта | РД1-РД6 |
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства.
Вопросы для защит лабораторных работ
1. Что такое триггер? Чем DML триггер отличается от DDL триггера?
2. На каких операциях срабатывают DML триггеры?
3. В каких случаях используется динамический SQL?
4. Как работают курсоры в языке SQL?
5. Что такое INFORMATION_SCHEMA. COLUMNS и как это используется в лабораторной работе?
6. Как физически расположены записи таблицы на странице данных? Как это следует из приведённого дампа страницы?
7. Как меняется физическое размещение записи таблицы на страницу данных при её изменении? При добавлении? При изменении, приводящем к увеличению записи?
8. Как физически хранятся NULL значения для типов данных фиксированного размера? Изменяемого размера?
9. Какова алгоритмическая сложность поиска элемента в B*-Tree?
10. Каким образом наличие индекса по некоторому атрибуту увеличивает скорость выполнения запросов?
11. В каких случаях желательно создавать индексы, в каких – нет?
12. Что такое транзакция? Почему для СУБД важна поддержка транзакций?
13. Что подразумевается под аббревиатурой ACID?
14. Пояснить, каким образом возникают блокировки. Почему изменение уровня изоляции транзакции может помочь исключить блокировку?
15. Почему существуют разные уровни изоляции (не используется всегда один, самый подходящий).
Вопросы для зачёта
Теоретические вопросы, выносимые на экзамен:
1. Принципы организации хранения данных на физическом уровне в РСУБД (страничная организация, ввод/вывод, представление типов данных).
2. Показатели производительности запросов к базам данных.
3. Виды индексов. Устройство В-дерева.
4. Пространственное индексирование. R-деревья.
5. Виды алгоритмов соединения.
6. План выполнения запроса. Использование плана для оптимизации запросов.
7. Использование статистик сервером БД.
8. Обобщённые табличные выражения.
9. Системные представления INFORMATION_SCHEMA.
10. Принципы ACID. Изоляция транзакций.
7. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 01.01.2001 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
· текущая аттестация, направленная на оценку качества усвоения теоретического материала (тестирование) и результатов практической деятельности (выполнение и защита отчетов по лабораторным работам и индивидуальных заданий), производится в течение семестра и оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов;
· промежуточная аттестация (зачёт) производится в конце семестра и так же оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене студент должен набрать не менее 22 баллов.
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Database Systems. A Practical Approach to Design, Implementation, and Management /T. Connolly, C. Begg – 4th edition. – Essex, England.: «Pearson Education Limited», 2005. – 1374 p.
2. Основы пространственных баз данных / – Пер. с англ. – М.: КУДИЦ-Образ, 2004. – 336 с.
3. Архитектура корпоративных программных приложений / М. Фаулер. – пер. с англ. – М.: Вильямс, 2007. – 544 с.
4. Pro SQL Server Internals / Dmitri Korotkevitch/ – Apress, 2014. – 769 c.
5. SQL Pocket Guide / J. Gennick – 3rd edition. – Sebastopol, USA.: O’Reilly Media, 2011. – 196 p.
Дополнительная литература:
1. Database Management Systems / R. Ramakrishnan, J. Gehrke – 3-rd ed. – McGraw-Hill, 2002. – 1104 p.
2. Оптимизация и администрирование баз данных Microsoft SQL Server 2005. Учебный курс Microsoft / – Пер. с англ. –М.: «Русская редакция», 2007. – 624 с.
3. Шаблоны реализации корпоративных приложений / К. Бек. – пер. с англ. – М.: Вильямс, 2008 –175 с.
4. SQL Server Query Performance Tuning (4th edition) / Grant Fritchey. – Apress, 2014 – 575 p.
5. Database Systems. A Pragmatic Approach / E. Foster, S. Godbole. – Apress, 2014. – 516 p.
Internet-ресурсы:
1. www. intuit. ru
2. www. sql. ru
3. msdn.
4. http://www. /sql/
Используемое программное обеспечение:
1. СУБД Microsoft SQL Server 2012 Express
2. Microsoft SQL Server Management Studio 2012 Express
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лабораторные занятия проводятся в компьютерных классах на персональных компьютерах 12 рабочих мест). Также используется ПО, работающее на кафедральном сервере.
№ п/п | Наименование оборудования | Корпус, ауд., количество |
1. | Кафедральный сервер | 10 корпус, серверная кафедры ВТ |
2. | ПК Intel Core 2 Е6320, 1,86 GHz. | 10 корпус, ауд 402А, 12 рабочих станций |
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии», бакалаврская подготовка.
Программа одобрена на заседании кафедры вычислительной техники
(протокол № 54 от « 22 » 06 2015 г.).
Автор – доцент кафедры ВТ, к. т.н.
Рецензент – профессор, д. т.н.
