Основная образовательная программа высшего профессионального образования (стр. 8 )

_010300.62 Фундаментальная информатика и информационные технологии

Профиль подготовки (специализация)

Общий профиль

Профессиональный цикл.

Базовая часть Б3

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

_______очная______

Нижний Новгород

2011

1. Цели освоения дисциплины

Последние десятилетия в области программирования характеризуются резким ростом количества создаваемых информационных систем организационного управления. Практически в каждой организации функционирует (или создается) такая система (или её элементы). Важнейшей структурной частью информационных систем являются базы данных, создаваемые и функционирующие на основе использования специализированных программных систем – систем управления базами данных.

Цель данного курса состоит в формировании концептуальных представлений об основных принципах построения баз данных, систем управления базами данных; о математических моделях, описывающих базу данных; о принципах проектирования баз данных; а также анализе основных технологий реализации баз данных.

Главной задачей учебного курса является представление слушателю фундаментальных понятий, лежащих в основе баз данных и систем управления базами данных, и иллюстрация способов реализации соответствующих понятий в конкретных программных системах.

В задачи курса входит изучение процесса проектирования базы данных, включающее формализацию описания предметной области, (разработку концептуальной модели и ее специфицирование к конкретной модели данных СУБД.

Рассмотрение указанных вопросов иллюстрируется на примерах конкретных систем управления базами данных – ACCES и MS SQL-Server.

2.Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Технологии баз данных» (Б3) включена в базовую (общепрофессиональную) часть профессионального цикла. Студенты к моменту освоения дисциплины «Технологии баз данных» ознакомлены с основными теоретическими понятиями и прикладными знаниями, полученными в рамках изучения дисциплин: «Дискретная математика» (Б.2.3), «Основы программирования» (Б.3.1), «Языки программирования» (Б.3.2), «Математическая логика и теория алгоритмов» (Б.2.4), «Алгоритмы и анализ сложности» (Б.3.3).

Освоение дисциплины «Технологии баз данных» необходимо для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра.

3 Требования к результатам освоения дисциплины «Технологии баз данных»

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных компетенций:

-  владение общей культурой мышления, способность к восприятию, обобщению и анализу информации (ОК1)

-  способность к интеллектуальному, культурному, нравственному, физическому и профессиональному саморазвитию и самосовершенствованию (ОК2)

-  понимание социальной, гуманистической значимости своей будущей профессии (ОК3)

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций:

-  способность понимать и применять на практике теорию информации как фундаментальную научную основу информационных технологий (ПК1)

-  готовность к включению в профессиональное сообщество (ПК2)

-  способность понимать и применять в исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат и основные законы естествознания (ПК3)

-  способность понимать, разрабатывать и применять современные информационные технологии (ПК4)

-  способность к ведению организационно-управленческой деятельности (ПК6)

-  способность к ведению проектной деятельности (ПК7)

-  способность к ведению производственно-технологической деятельности (ПК9)

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

-  фундаментальные понятия, лежащие в основе баз данных и систем управления базами данных, и способы реализации соответствующих понятий в конкретных программных системах;

-  теоретические основы организации баз данных и систем управления базами данных;

-  модели организации работы пользователей с базой данных;

-  этапы моделирования базы данных;

-  особенности реляционного моделирования;

-  реализация языка запросов к базам данных (SQL);.

-  основные элементы программных систем Access и MS SQL-сервер,

-  тенденции развития основных понятий представления данных и интегрирования данных.

Отметим, что в данном учебном курсе не ставится задача детального изучения конкретных программных систем управления базами данных (СУБД). Конкретные СУБД должны рассматриваться в отдельных систематизированных курсах.

Уметь:

Проектировать базы данных, включая:

-  анализ информационного представления предметной области и информационных потребностей пользователя,

-  формализованного описания соответствующих представлений (разработку внешней модели);

-  разработку концептуальной модели и ее специфицирование к конкретной модели данных СУБД;

-  анализ моделей физического представления данных,

-  создание макетной версии базы данных с использованием одной из программных системы управления базами данных,

-  разработка макетного варианта программного интерфейса работы пользователя с базой данных с использованием одной из программных системы управления базами данных.

В качестве примера конкретных систем управления базами данных –в курсе рассматриваются системы  Access и MS SQL-сервер.

Владеть

-  навыками по проектированию баз данных,

-  навыками работы в среде Access.

4. Структура и содержание дисциплины «Технологии баз данных»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Форма отчетности – экзамен.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Введение в базы данных. Общая характеристика основных понятий обработки данных (6 часов)

1.1. Развитие основных понятий представления данных. Основные понятия программирования, связанные с данными. Понятие переменной, понятие массива. Появление новых понятий программирования (поле, запись, файл) как следствие расширения круга решаемых задач и их отражения в системах программирования. Использование несколькими задачами общих данных. Интегрирование данных. База данных. Банк данных

1.2. Системы управления базами данных как интерфейс между прикладными программами и базами данных. Основные функции систем управления базами данных с иллюстрацией сценариев их реализации в конкретных СУБД.. Требования, предъявляемые к современным средствам хранения данных. Краткий обзор наиболее распространенных СУБД для персональных ЭВМ.

1.3. Проблема целостности базы данных. Транзакции и блокировки

1.4. Различные архитектурные решения, используемые при реализации многопользовательских СУБД. Централизованная архитектура. Технология с сетью и файловым сервером (архитектура «файл-сервер»). Технология «клиент – сервер». Трехзвенная (многозвенная) архитектура «клиент – сервер». Краткая характеристика современных СУБД ( настольные СУБД, серверные СУБД).

1.5. Различные представления о данных в базах данных. Трехуровневая архитектура баз данных (внешнее представление, концептуальная модель, структура хранения).

1.6. Основные этапы проектирования базы данных. Жизненный цикл базы данных (создание, апробация, исправление ошибок, опытная эксплуатация, сопровождение).

.

2. Концептуальное моделирование базы данных (6 часов)

2.1. Первая стадия концептуального проектирования базы данных (концептуальное моделирование)

2.1.1 Описание информационного представления предметной области. ER-диаграмма. Формальное описание предметной области. Основные используемые понятия (сущность, связь, типы связей).

2.1.2. Описание информационного представления предметной области. Атрибуты.

2.1.3. Описание информационных потребностей пользователя. Ключи. Связи.

2.1.4. Построение ER-диаграмм.

2.1.5. Выявление и моделирование сущностей и связей.

2.1.6. Построение концептуальной модели. Моделирование локальных представлений. Варьирование понятиями «атрибут», «сущность», «связь». Объединение локальных моделей. Идентичность. Агрегация. Обобщение.

2.1.7. Пример построения диаграммы «сущность – связь»

2.1.8. Ограничения целостности. Внешние ограничения. Ограничения, описанные с помощью специальных конструкций.

2.2. Вторая стадия концептуального проектирования (модели данных СУБД. представление концептуальной модели средствами модели данных СУБД)

2.2.1. Модели данных СУБД как инструмент представления концептуальной модели

2.2.1.1 Общие представления о модели данных СУБД. Основные используемые понятия (элемент, запись, файл, группа). Основные составляющие описания.

2.2.1.2. Сетевая модель данных. Представление связей. Представление концептуальной модели средствами модели

2.2.1.3. Иерархическая модель данных. Представление связей. Представление концептуальной модели средствами модели

2.2.1.4. Реляционная модель данных. Представление концептуальной модели средствами модели

2.2.15. Многомерная модель данных. OLAP-технология.

2.3. Средства автоматизированного проектирования концептуальной модели

3. Формализация реляционной модели (6 часов)

3.1. Формализованное описание отношений и схемы отношений. Свойства отношений.

3.2. Манипулирование данными в реляционной модели. Реляционная алгебра. Реляционное исчисление.

3.3. Операции реляционной алгебры. Примеры представления запросов как последовательность формальных операций реляционной алгебры.

3.4. Использование формального аппарата для оптимизации схем отношений.

3.4.1. Проблема выбора рациональных схем отношений. Нормальные формы. Первая нормальная форма.

3.4.2. Функциональные зависимости (зависимости между атрибутами отношения). Ключи.

3.4.3. Правила вывода.

3.4.3. Декомпозиция схемы отношения.

3.4.4. Выбор рационального набора схем отношений путем нормализации. Вторая нормальная форма. Третья нормальная форма. Нормальная форма Бойса-Кодда.

3.4.5. Пример нормализации до 3НФ.

3.4.6. Целостная часть реляционной модели. Реализация условия целостности данных в современных СУБД.

4. Физические модели данных (структуры хранения) (4 часа)

4.1. Структура памяти ЭВМ. Внешняя и оперативная память.