Основная образовательная программа высшего профессионального образования (стр. 12 )

способность приобретать и использовать организационно-управленческие навыки в профессиональной и социальной деятельности (ПК-11);

способность составлять и контролировать план выполняемой работы, планировать необходимые для выполнения работы ресурсы, оценивать результаты собственной работы (ПК-12);

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 2 зачетных единицы, 72 часа.

Форма отчетности – зачет.

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.

4.2. Представление экземпляра логической записи в оперативной памяти.

4.3. Организация обмена между оперативной и внешней памятью.

4.4. Структуры хранения данных во внешней памяти ЭВМ.

4.4.1. Последовательное размещение физических записей. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, модификации (корректировки), удаления.

4.4.2. Размещение физических записей в виде списковой структуры. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.

4.4.3. Использование индексов (индексирование). Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.

4.4.4. В-дерево. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.

4.4.5 Размещение записей с использованием хэширования. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.

4.4.6. Комбинированные структуры хранения.

5. Анализ современной технологии реализации баз данных. Языки и стандарты (10 часов)

5.1. Структура современной СУБД на примере Microsoft SQL Server 2008.

5.1.1 Общая структура СУБД

5.1.2. Архитектура базы данных. Логический уровень

5.1.3. Архитектура базы данных. Физический уровень. Страницы. Экстенты. Представление таблиц на физическом уровне в СУБД MS SQL-сервер 2008. Управление страницами и экстентами в СУБД MS SQL-сервер 2008.

5.2. Программное обеспечение работы с современными базами данных

5.2.1. Основные задачи программного обеспечения баз данных

5.2.2. Проблемы создания и ведения реляционных баз данных

5.2.3. Понятие языка SQL. Основное отличие языка SQL от процедурных языков программирования. Основные части SQL. История возникновения и стандарты языка SQL. Достоинства языка SQL. Общая характеристика SQL

5 .3. Основные операторы языка SQL. Интерактивный SQL

5.3.1. Общее представление об основных операторах языка SQL

5.3.2. Интерактивный режим работы с SQL (интерактивный SQL)

5.3.3. Использование языка SQL для выбора информации из таблицы

5.3.4. Использование SQL для выбора информации из нескольких таблиц

5.3.5. Использование SQL для вставки, редактирования и удаления данных в таблицах

5.3.5. Язык SQL и операции реляционной алгебры

5.4. Использование языка SQL в прикладных программах

5.4.1. Программный (встроенный) SQL

5.4.2. Статический SQL

5.4.3. Динамический SQL

5.4.4. Интерфейсы программирования приложений (API). DB-Library, ODBC, OCI, JDBC

6 Направления развития баз данных (4 часа)

6.1. Объектно-ориентированный подход к организации баз данных

6.2. Распределенные базы данных

6.3. Хранилища данных

ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ДИСЦИПЛИНЫ

N	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лекции	Практические занятия	Лабораторная работа	Самостоятельная работа
1	Введение в базы данных. Общая характеристика основных понятий обработки данных	4	1, 2, 3	6	0	0	4
2	Концептуальное моделирование базы данных	4	4, 5,6	6	0	6	4	Отчет по лабораторной работе№1
3	Формализация реляционной модели.	4	7, 8, 9	6	0	2	4	Отчет по лабораторной работе№2
4	Физические модели данных (структуры хранения)	4	10, 11,	4	0	2	4
5	Анализ современной технологии реализации баз данных. Языки и стандарты	4	12, 13, 14,15,16	10	0	8	4	Отчет по лабораторной работе№3 Отчет по лабораторной работе№4 Отчет по лабораторной работе№5
6	Направления развития баз данных	4	17,18	4	0	0	4
	Итого:	4		36	0	18	24	Форма итоговой аттестации: Зачет с оценкой

5. Образовательные технологии