数据库系统原理(英文)-0--course introduction-16

1、数据库系统原理数据库系统原理叶 文 北京邮电大学计算机学院2016年3月，北京Database System ConceptsYE WenSchool of Computer Science and Technology Beijing University of Posts and TelecommunicationsSyllabus for Database System PrinciplesChina Computing Curricula 2005/08 (CCC2005/08), CS2013 Body of Knowledge in Computer Science Areas o

2、f Knowledge in Database Systems Contents of Class TeachingBasic Experiments on SQL Server, DB2 and SybaseCourse DesignSome Issues to Be Emphasized COURSE INTRODUCTIONCourse Contents The teaching of Database System includes three parts, i.e., In-class teaching of Database System (48 teaching hours)Ba

3、sic after-class experiments on SQL Server (17 teaching hours) Course Design practice in SQL Server (about 10 days, 40 teaching hours)PART1 Syllabus for Database System Principles With respect to in-class Teaching, SQL Server is taken as case studies, its principles and key technologies are incorpora

4、ted into the teaching contents, such asDBS and DBMS architectures Relational DBS, Data Model DBS Development Database Management System (DBMS), similar to compiler+OSSyllabus for Database System Principles (cont.)PART 2 China Computing Curricula 2005/2008 China Computing Curricula 2005/2008中国计算机科学与技

5、术教程CCC2005/2008参照IEEE-CS&ACM制定的Computing Curricula 2003/2006最新：CS2013 Computer Science Curricula 2013 计算机科学与技术学科的四个专业计算机科学与技术学科的四个专业计算机科学计算机科学计算机工程计算机工程软件工程软件工程( (？已经作为独立的一级学科？已经作为独立的一级学科) )信息技术信息技术China Computing Curricula 2005/2008 (cont.)知识与课程体系包括：知识领域(areas)，知识单元(unit) in areas，知识点(topics) i

6、n units课程体系：基础课程，主干课程，特色课程不同的专业方向上，知识领域和知识单元有所不同Body of Knowledge in Computer Science 包括如下14个知识领域：CS-AR计算机体系结构与组织CS-AL算法与复杂性CS-HC人机交互CS-OS 操作系统CS-PF程序设计基础CS-SP社会与职业问题CS-SE软件工程CS-DS离散结构CS-NC以网络为中心的计算CS-PL程序设计语言Body of Knowledge in Computer Science(cont.)CS-GV图形学与可视化计算CS-IS智能系统CS-IM信息管理: 核心课程“数据库系统原理”

7、CS-CN数值计算科学CS-IM信息管理（34）IM1 信息模型与信息系统（4）IM2 数据库系统（4）IM3 数据建模（6）IM4 关系数据库（2）IM5 数据库查询语言（6）IM6 关系数据库设计（6）IM7 事务处理（6）IM8 分布式数据库IM9 物理数据库设计IM10 数据挖掘IM11 信息存储与信息检索IM12 超文本和超媒体IM13 多媒体信息与 多媒体系统IM14 数字图书馆Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge units in CS-IM信息管理IM1 信息模型和信息系统（核心）知识点：信息系统简介，组织

8、中的信息系统信息存储和信息检索信息获取和信息表示信息管理应用程序业务信息系统信息系统中的搜索、检索、连接、导航信息保密、信息完整性、信息安全性信息的重要特征与特性 （如可伸缩性、有效性和可行性）Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM2数据库系统（核心）知识点：数据库系统简介数据库系统的组件DBMS功能数据库的体系结构和数据完整性数据库查询语言概述Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-I

9、M信息管理IM3数据模型化（核心）知识点：数据模型概念模型（如：实体联系模型）面向对象模型（语义对象模型）关系数据模型IM4 关系数据库（核心）知识点：概念模式映射为关系模式实体完整性与参照完整性关系代数与关系演算Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM5 数据库查询语言（核心）知识点：数据库查询语言概述（DDL, DML, DCL）SQL (数据定义、查询模式、更新子语言、约束及完整性控制)查询优化策略QBE和第四代环境嵌入式SQL对象查询初步Body of Knowledge i

10、n Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM6 关系数据库设计（核心）知识点：数据库设计的概念函数依赖与范式（1NF, 2NF, 3NF, BCNF）用多值依赖作规范化（4NF）用连接依赖作规范化（投影连接范式）IM7 事务处理（核心）知识点：事务处理故障和恢复并发控制Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM8 分布式数据库（选修）知识点：分布式数据存储分布式查询处理分布式事务模型并发控制分布式提交与分布式封锁客户

11、机服务器机制Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM9 物理数据库设计（选修）知识点：存储结构和文件结构索引结构（顺序文件上的索引、辅助索引）B树散列表签名文件稠密索引文件变长记录文件数据库效率和协调Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理Body of Knowledge in Computer Engineering 包括如下18个知识领域：CE-ALG 算法与复杂度CE-

12、CAO 计算机体系结构和组织CE-CSE 计算机系统工程CE-CSG 电路和信号CE-DBS 数据库系统CE-DIG 数字逻辑CE-DSP 数字信号处理CE-ELE 电子学CE-ESY 嵌入式系统CE-HCI 人机交互Body of Knowledge in Computer Engineering(cont.) CE-NWK 计算机网络CE-OPS 操作系统CE-PRF 程序设计基础CE-SPR 社会和职业问题CE-SWE 软件工程CE-VLS VLSI设计与构造CE-DSC 离散结构CE-PRS 概率和统计Body of Knowledge in Computer Engineering

13、(cont.) Knowledge units in CE-DBS 数据库系统CE-DBS 数据库系统 （10） DBS0 历史与概述 （1） DBS1 数据库系统 （2） DBS2 数据建模 （2） DBS3 关系数据库 （3）DBS4 数据库查询语言 （2）DBS5 关系数据库设计 DBS6 事务处理 DBS7 分布式数据库 DBS8 物理数据库设计Body of Knowledge in Software Engineering 包括如下10个知识领域：SE-CMP 计算基础： 涉及核心课程DBSSE-FND数学和工程基础SE-PRF职业实践SE-MAA软件建模与分析 涉及核心课程DBS

14、SE-DES软件设计SE-VAV软件验证与确认SE-EVO软件进化SE-PRO软件过程SE-QUA软件质量SE-MGT软件管理Body of Knowledge in Software Engineering (cont.) Knowledge units in CS270 数据库信息模型和系统数据库系统数据建模关系数据库数据库查询语言关系数据库设计事务处理分布式数据库数据库的物理设计最小核心学时 13，授课学时 48，实验学时 16Body of Knowledge in Information Technology 包括如下12个知识领域：IT-ITF信息技术基础（34）IT-HCI人机交

15、互（29）IT-IAS 信息保障和安全 （23）IT-IM 信息管理 （34） ： 涉及核心课程DBSIT-IPT集成程序设计及技术 （23） IT-NET计算机网络（19） IT-PF程序设计基础 （38） IT-PT平台技术（14） Body of Knowledge in Information Technology (cont.)IT-SA系统管理和维护（11） IT-SIA系统集成和体系结构（21） IT-SP信息技术与社会环境（23） IT-SP信息技术与社会环境（23）IT-WS系统和技术（21）Body of Knowledge in Information Technolog

16、y (cont.)Knowledge Units in IT-IMIT-IM 信息管理 （34）IM.funIM.dqlIM.dorIM.dmIM.mgIM.spc信息管理的概念和基础知识（8）数据库查询语言 （9）数据组织和体系结构 （7）数据建模 （6）数据库环境的管理（3）特殊用途的数据库（1）PART3Contents of Class TeachingTeaching contentsprinciples and implementation/development techniques of DBStaking SQL Server as case studies in in-cl

17、ass teaching, after-class experiments, and course designC+ programs目标代码C+程序开发程序开发：数据结构，程序设计，软件工程, .程序编译程序编译/编译器编译器：词法/语法/语义分析；中间代码生成与优化；目标代码生成程序执行程序执行/OS：进程进程/线程线程管理；并发控制与调度；死锁处理；程序与数据的存储与访问程序与数据的存储与访问/OS：基于文件系统文件系统的数据组织与存储；基于文件系统文件系统/IO系统系统的数据访问；SQL查询语句/程序开发（3, 4 ）;数据库应用程序开发DBAS（7）查询处理与优化查询处理与优化/DB

18、MS （13, 14） ：扫描和语法/语义分析；查询优化；查询代码/执行计划生成；事务执行事务执行/DBMS （15, 16, 17） ：事务事务管理；事务并发控制与调度；事务死锁处理；故障恢复故障恢复应用数据的存储与访问应用数据的存储与访问/DB：基于数据模型（数据模型（2/5/9/10），设计数据库（ 1/6/7/9 ）；在数据库文件中存储应用数据，快速访问数据库文件中的应用数据（ 11/12 ）；Main parts in the textbook1. DBS Principles (基本理论)data model Chapter1, PART1(Chapter2), PART3 (Ch

19、apter9, Chapter10) Appendix A, B databases PART2(chapter 34) PART3(chapter9) Contents of Class Teaching(cont.)2. DBS design (数据库应用系统开发)DBS的生命周期与设计过程数据库设计 PART2（Chapter 6, 7) PART9(App.C)应用开发 Chapter9 Contents of Class Teaching(cont.)Contents of Class Teaching(cont.)3. DBS ( or DBMS) implementation存储

20、管理： PART4 (chapter11-12)查询处理： PART4(chapter13-14) 事务管理 PART5(Chapter15-17) PART8(Chapter25）DBS体系结构： PART7 (Chapter 20-22)Contents of Class Teaching(cont.)4. CASE STUDIESPART9(Chapter26-29)PostgreSQL, SQL Server, Oracle, DB2Contents of Class Teaching(cont.)Relations to Other Courses数据结构： data model:

21、复杂数据结构 + 语义描述 + 数据操作 离散数学：关系模型操作系统： 文件子系统，I/O子系统，进程管理编译原理： 查询处理与优化软件工程：DBS系统的设计方法面向对象技术：object-oriented DBSC+ programs词法词法/语法语法/语义分析语义分析中间代码生成中间代码生成(中间中间)代码优化代码优化目标代码生成目标代码生成程程 序序 编编 译译 / 编译器编译器程序执行程序执行 / OS进程管理&进程调度并发控制死锁处理SQL query扫描和语法扫描和语法/语义分析语义分析查询优化查询优化(优化后)查询执行计划查询代码生成查询代码生成Query process

22、ing / DBMSprocess / thread事务处理事务处理 / DBMS Chapter13, 14 Chapter15,16, 17 transaction关系代数表达式&查询树查询计划执行的代码查询计划执行的代码事务管理目标程序代码(14)&事务调度并发控制死锁处理恢复技术(13)(15)(16)(17)In parallel with course learning, each student is directed to make several basic after-class Experiments on SQL Server independently

23、, to get the students to have a better grasp of their knowledge about DBS learned in the classes and become skilled at operating practical DBS like SQL Server The experiment on SQL Server to learn SQLs functionality of data definition, including defining of tables and views The experiment on SQL Ser

24、ver to learn SQLs functionality of data query, including simple query, complex query, and nested query PART4Basic Experiments on SQL Server,DB2, SybaseThe experiment on SQL Server Enterprise Manager to learn building and maintaining of DBS, including Insert, Delete, and Update operations on DBThe ex

25、periment on SQL Server to learn security mechanisms, including users, roles, and privileges on data accessThe experiment on SQL Server to learn integrity mechanisms, including defining constraints and triggers in Transaction-SQLThe experiment on SQL Server to learn backup and recovery mechanisms in

26、DBS Basic Experiments (cont.)实验安排2人一组随着课堂学习的进度逐步布置8组实验由院实验中心的专职指导老师院实验中心的专职指导老师负责实验指导和上机验收实验指导老师： ( )； 时间、地点：?，主楼院实验中心 913室Basic Experiments on DB2, Sybase(cont.)As the seamless part of computer discipline specified in China Computer Curriculum 2005/2008, the Professional Practice of Database Systems course is conducted during the Summer short term (at the end of the second semester) on basis of principles and developme