Правительство Российской Федерации Московский институт электроники и математики Научно-исследовательского университета

Одобрена на заседании кафедры вычислительных систем и сетей
«___»____________ 2010   г

Зав. кафедрой А.В. Вишнеков

Москва

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 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
   

0. 
   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	*

5. 
   Содержание разделов дисциплины
   

0. 
   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

0. 
   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

0. 
   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

0. 
   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

6. 
   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

7. 
   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.

8. 
   Учебно-методическое обеспечение дисциплины
   

0. 
   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. 
   Грабер М. 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://rema.44.ru/resurs/study/ddb/manifest.html
   
5. 
   Манифест «Системы объектно-ориентированных баз данных». – Журнал «СУБД»,·1995, № 4. – с. 142-155. http://rema.44.ru/resurs/study/ddb/manif_oo.html
   
6. 
   ГОСТ 20886-85. 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. 
   Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных.: Пер. с англ. – 6-е изд. – Киев: Диалектика, 1998. – 784 с.
   
2. 
   Кузнецов С.Д. Основы баз данных. – "Издательство Интернет-университет информационных технологий – ИНТУИТ.ру", 2005. – 488 с.
   
3. 
   Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных : В 2-х кн. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985.
   
4. 
   Хомоненко А.Д. 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 И.П. Базы 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.: И.П. Карпова. 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.: Карпова И.П. – 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., Глускер А.И. – 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.
   

0. 
   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://rema44.ru/resurs/students/karpova/).

9. 
   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.

10. 
    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) 230101 – "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".
Программу составила

к.т.н., доцент каф. ВСиС _______________________ И.П. Карпова
Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании (методическом семинаре) кафедры «___»____________2010___г. протокол №______ и рекомендована к применению в учебном процессе.
Зав. кафедрой

«Вычислительные системы и сети»

проф., д.т.н. ________________________ Вишнеков А.В.

«_____»_________________ 2010__ г.