Базы данных

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Преподаватели: Альбатша Ахмад Мухаммад Хусайн, Волкова Лилия Леонидовна, Карпова Ирина Петровна, Чернышов Лев Николаевич

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 94

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Освоение дисциплины "Базы данных" заключается в изучении и практическом освоении методов создания баз данных (БД) и общих принципов их функционирования, теоретических и прикладных вопросов применения современных систем управления базами данных (СУБД) и автоматизированных информационных систем (АИС). После изучения языка SQL студент станет квалифицированным пользователем реляционных баз данных. Изучив основы процедурного языка для работы с базами данных, студент получит навыки работы программиста, реализующего прикладную логику АИС, которые основаны на базах данных. Выполнив домашнее задание, студент получит квалификацию разработчика баз данных по произвольной предметной области.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины "Базы данных" является формирование специальных знаний и навыков, необходимых для создания баз данных, их квалифицированного использования и грамотного применения современных систем управления базами данных.

Планируемые результаты обучения

Знание основной терминологии. Умение описывать сущности предметной области (ПрО), их атрибуты и связи между ними.
Знание синтаксиса языка SQL. Умение создавать объекты БД (таблицы, представления), писать запросы к данным.
Умение проводить анализ ПрО, составлять инфологическую модель и даталогическую (концептуальную) схему БД, определять ограничения целостности и права доступа к данным.
Знание основных характеристик и функциональных возможностей СУБД.
Умение создавать интерфейс к БД с помощью средств СУБД Access или языка Python (на выбор). Умение создавать программные элементы БД (триггеры, функции, процедуры).
Умение использовать индексы и другие способы организации данных для ускорения доступа к данным. Умение выбирать типы данных для полей, устанавливать ограничений целостности. Знание механизма транзакций и умение его использовать.
Знание основных возможностей СУБД по защите данных от сбоев и от несанкционированного доступа, умение использовать средства защиты от сбоев (резервное копирование) и средства назначения прав доступа.
Представление о многообразии современных СУБД, их областях применения и особенностях;о тенденциях и перспективах развития современных СУБД;об основных нерешенных на сегодняшний день проблемах, возникающих при создании и использовании баз данных.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1.Введение. Модели данных.
Информация, данные, знания. Терминология. Автоматизированная информационная система. Предметная область информационной системы. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Уровни представления данных. Понятие модели данных. Структуризация данных. Операции над данными. Ограничения целостности. Реляционная модель данных (РМД). Отношение, схема отношения, свойства отношения. Основные и вспомогательные операции реляционной алгебры.
Тема 2. Введение в язык запросов SQL.
SQL как декларативный язык запросов к реляционным БД. Стандарты SQL. Подмножества языка SQL.Объекты БД. Типы данных SQL.Основные команды SQL (createtable, insert, update, delete).Команда select. Операторы, предикаты, агрегирующие функции. Вложенные запросы (коррелированные и некоррелированные). NULL-значения.Представления (views), особенности работы с ними.Дополнительные объекты БД.
Тема 3. Элементы проектирования баз данных.
Этапы проектирования АИС, основанных на базах данных.Инфологическое проектирование. Методы инфологического проектирования. Метод "сущность-связь".Определение требований к операционной обстановке. Выбор системы управления базами данных и других инструментальных программных средств.Логическое проектирование БД.Нормализация отношений (до 4-й нормальной формы). Денормализация отношений.Физическое проектирование БД. Логическое проектирование БД.
Тема 4. Системы управления базами данных (СУБД).
Назначение СУБД. Классификация СУБД.Основные функции СУБД (обеспечение логической и физической целостности БД, логической и физической независимости БД, защиты данных).Администрирование базы данных. Словарь-справочник (каталог) данных.
Тема 5. Организация интерфейса к БД.
Архитектура клиент-сервер для баз данных.Технологии доступа к базе данных.Элементы интерфейса. Программные объекты БД: триггеры, процедуры, функции
Тема 7. Обеспечение защиты данных в БД.
Безопасность данных (обеспечение физической защиты). Защита от несанкционированного доступа.Обеспечение целостности данных.
Тема 8. Перспективные направления развития БД
Хранилища данных. GRID-технология. Big Data.Новые модели данных.Перспективы развития технологии баз данных. Основные нерешенные проблемы в области БД.
Тема 6. Физическая организация данных и механизмы доступа.
Механизмы среды хранения и архитектура СУБД.Индексирование данных. Виды индексов. Использование индексов.Транзакция как механизм обеспечения непротиворечивости данных. Свойства транзакций. Взаимовлияние транзакций. Уровни изоляции.Уровни блокировок. Блокировка как средство разграничения доступа. Оптимизация реляционных запросов.

Элементы контроля

Контрольная работа
Неверная логика решения означает, что данный вид запроса в принципе не может решить поставленную задачу.
Лабораторные работы
Для каждой лабораторной работы устанавливается срок сдачи, который объявляется на первом занятии в модуле. Если работа сдается позднее указанного срока (без уважительной причины); преподаватель оставляет за собой право снизить оценку каждой лабораторной работы на 1-4 балла в зависимости от величины опоздания.
Аудиторная работа
Оценивается активное участие в обсуждении задач во время семинаров. За каждый такой семинар студент может получить 1 балл, но не более 10-ти баллов в сумме.
Домашнее задание
Домашнее задание выполняется бригадами по 2-3 человека и заключается в проектировании базы данных по произвольной предметной области, которую студенты выбирают сами по согласованию с преподавателем. Если в бригаде 3 человека, то помимо проекта БД создается пользовательский интерфейс к базе данных. Отчет по домашнему заданию сдается в электронном виде не позднее 16-го мая. Защита домашнего задания проходит в удаленном режиме, дата и время защиты определяются по согласованию между преподавателем и студентами. На защите обсуждаются вопросы по сути выполненной работы в рамках ДЗ.
экзамен
Для экзамена в письменной форме: к экзамену необходимо подключиться за 15 минут до начала. Для участия в экзамене студент обязан: включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время экзамена студентам разрешено: пользоваться чистыми листами, ручкой. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 3-х минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи на 3 минуты и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
Оитог=0.3*Оэкз+0.25*Одз+0.25*Олр+0.1*Окр+0.1*Оауд

Программа дисциплины