數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理(英文)-0--course introduction-16

1、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理葉 文 北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)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中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技

5、術(shù)教程CCC2005/2008參照IEEE-CS&ACM制定的Computing Curricula 2003/2006最新：CS2013 Computer Science Curricula 2013 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的四個(gè)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的四個(gè)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)工程計(jì)算機(jī)工程軟件工程軟件工程( (？已經(jīng)作為獨(dú)立的一級(jí)學(xué)科？已經(jīng)作為獨(dú)立的一級(jí)學(xué)科) )信息技術(shù)信息技術(shù)China Computing Curricula 2005/2008 (cont.)知識(shí)與課程體系包括：知識(shí)領(lǐng)域(areas)，知識(shí)單元(unit) in areas，知識(shí)點(diǎn)(topics) i

6、n units課程體系：基礎(chǔ)課程，主干課程，特色課程不同的專業(yè)方向上，知識(shí)領(lǐng)域和知識(shí)單元有所不同Body of Knowledge in Computer Science 包括如下14個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：CS-AR計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織CS-AL算法與復(fù)雜性CS-HC人機(jī)交互CS-OS 操作系統(tǒng)CS-PF程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CS-SP社會(huì)與職業(yè)問(wèn)題CS-SE軟件工程CS-DS離散結(jié)構(gòu)CS-NC以網(wǎng)絡(luò)為中心的計(jì)算CS-PL程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Body of Knowledge in Computer Science(cont.)CS-GV圖形學(xué)與可視化計(jì)算CS-IS智能系統(tǒng)CS-IM信息管理: 核心課程“數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理”

7、CS-CN數(shù)值計(jì)算科學(xué)CS-IM信息管理（34）IM1 信息模型與信息系統(tǒng)（4）IM2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（4）IM3 數(shù)據(jù)建模（6）IM4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（2）IM5 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言（6）IM6 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（6）IM7 事務(wù)處理（6）IM8 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)IM9 物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)IM10 數(shù)據(jù)挖掘IM11 信息存儲(chǔ)與信息檢索IM12 超文本和超媒體IM13 多媒體信息與 多媒體系統(tǒng)IM14 數(shù)字圖書(shū)館Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge units in CS-IM信息管理IM1 信息模型和信息系統(tǒng)（核心）知識(shí)點(diǎn)：信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介，組織

8、中的信息系統(tǒng)信息存儲(chǔ)和信息檢索信息獲取和信息表示信息管理應(yīng)用程序業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)中的搜索、檢索、連接、導(dǎo)航信息保密、信息完整性、信息安全性信息的重要特征與特性 （如可伸縮性、有效性和可行性）Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（核心）知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組件DBMS功能數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言概述Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-I

9、M信息管理IM3數(shù)據(jù)模型化（核心）知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)模型概念模型（如：實(shí)體聯(lián)系模型）面向?qū)ο竽Ｐ停ㄕZ(yǔ)義對(duì)象模型）關(guān)系數(shù)據(jù)模型IM4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（核心）知識(shí)點(diǎn)：概念模式映射為關(guān)系模式實(shí)體完整性與參照完整性關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM5 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言（核心）知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言概述（DDL, DML, DCL）SQL (數(shù)據(jù)定義、查詢模式、更新子語(yǔ)言、約束及完整性控制)查詢優(yōu)化策略QBE和第四代環(huán)境嵌入式SQL對(duì)象查詢初步Body of Knowledge i

10、n Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM6 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（核心）知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的概念函數(shù)依賴與范式（1NF, 2NF, 3NF, BCNF）用多值依賴作規(guī)范化（4NF）用連接依賴作規(guī)范化（投影連接范式）IM7 事務(wù)處理（核心）知識(shí)點(diǎn)：事務(wù)處理故障和恢復(fù)并發(fā)控制Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM8 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（選修）知識(shí)點(diǎn)：分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式查詢處理分布式事務(wù)模型并發(fā)控制分布式提交與分布式封鎖客戶

11、機(jī)服務(wù)器機(jī)制Body of Knowledge in Computer Science(cont.) Knowledge Topics in CS-IM信息管理IM9 物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（選修）知識(shí)點(diǎn)：存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)（順序文件上的索引、輔助索引）B樹(shù)散列表簽名文件稠密索引文件變長(zhǎng)記錄文件數(shù)據(jù)庫(kù)效率和協(xié)調(diào)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個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：CE-ALG 算法與復(fù)雜度CE-

12、CAO 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組織CE-CSE 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程CE-CSG 電路和信號(hào)CE-DBS 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)CE-DIG 數(shù)字邏輯CE-DSP 數(shù)字信號(hào)處理CE-ELE 電子學(xué)CE-ESY 嵌入式系統(tǒng)CE-HCI 人機(jī)交互Body of Knowledge in Computer Engineering(cont.) CE-NWK 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)CE-OPS 操作系統(tǒng)CE-PRF 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CE-SPR 社會(huì)和職業(yè)問(wèn)題CE-SWE 軟件工程CE-VLS VLSI設(shè)計(jì)與構(gòu)造CE-DSC 離散結(jié)構(gòu)CE-PRS 概率和統(tǒng)計(jì)Body of Knowledge in Computer Engineering

13、(cont.) Knowledge units in CE-DBS 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)CE-DBS 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) （10） DBS0 歷史與概述 （1） DBS1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) （2） DBS2 數(shù)據(jù)建模 （2） DBS3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) （3）DBS4 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言 （2）DBS5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) DBS6 事務(wù)處理 DBS7 分布式數(shù)據(jù)庫(kù) DBS8 物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)Body of Knowledge in Software Engineering 包括如下10個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：SE-CMP 計(jì)算基礎(chǔ)： 涉及核心課程DBSSE-FND數(shù)學(xué)和工程基礎(chǔ)SE-PRF職業(yè)實(shí)踐SE-MAA軟件建模與分析 涉及核心課程DBS

14、SE-DES軟件設(shè)計(jì)SE-VAV軟件驗(yàn)證與確認(rèn)SE-EVO軟件進(jìn)化SE-PRO軟件過(guò)程SE-QUA軟件質(zhì)量SE-MGT軟件管理Body of Knowledge in Software Engineering (cont.) Knowledge units in CS270 數(shù)據(jù)庫(kù)信息模型和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)事務(wù)處理分布式數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)最小核心學(xué)時(shí) 13，授課學(xué)時(shí) 48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 16Body of Knowledge in Information Technology 包括如下12個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：IT-ITF信息技術(shù)基礎(chǔ)（34）IT-HCI人機(jī)交

15、互（29）IT-IAS 信息保障和安全 （23）IT-IM 信息管理 （34） ： 涉及核心課程DBSIT-IPT集成程序設(shè)計(jì)及技術(shù) （23） IT-NET計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（19） IT-PF程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （38） IT-PT平臺(tái)技術(shù)（14） Body of Knowledge in Information Technology (cont.)IT-SA系統(tǒng)管理和維護(hù)（11） IT-SIA系統(tǒng)集成和體系結(jié)構(gòu)（21） IT-SP信息技術(shù)與社會(huì)環(huán)境（23） IT-SP信息技術(shù)與社會(huì)環(huán)境（23）IT-WS系統(tǒng)和技術(shù)（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礎(chǔ)知識(shí)（8）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言 （9）數(shù)據(jù)組織和體系結(jié)構(gòu) （7）數(shù)據(jù)建模 （6）數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境的管理（3）特殊用途的數(shù)據(jù)庫(kù)（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目標(biāo)代碼C+程序開(kāi)發(fā)程序開(kāi)發(fā)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)，軟件工程, .程序編譯程序編譯/編譯器編譯器：詞法/語(yǔ)法/語(yǔ)義分析；中間代碼生成與優(yōu)化；目標(biāo)代碼生成程序執(zhí)行程序執(zhí)行/OS：進(jìn)程進(jìn)程/線程線程管理；并發(fā)控制與調(diào)度；死鎖處理；程序與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)程序與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)/OS：基于文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)；基于文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)/IO系統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)；SQL查詢語(yǔ)句/程序開(kāi)發(fā)（3, 4 ）;數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)DBAS（7）查詢處理與優(yōu)化查詢處理與優(yōu)化/DB

18、MS （13, 14） ：掃描和語(yǔ)法/語(yǔ)義分析；查詢優(yōu)化；查詢代碼/執(zhí)行計(jì)劃生成；事務(wù)執(zhí)行事務(wù)執(zhí)行/DBMS （15, 16, 17） ：事務(wù)事務(wù)管理；事務(wù)并發(fā)控制與調(diào)度；事務(wù)死鎖處理；故障恢復(fù)故障恢復(fù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)/DB：基于數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)模型（2/5/9/10），設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)（ 1/6/7/9 ）；在數(shù)據(jù)庫(kù)文件中存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)，快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的應(yīng)用數(shù)據(jù)（ 11/12 ）；Main parts in the textbook1. DBS Principles (基本理論)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 (數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā))DBS的生命周期與設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) PART2（Chapter 6, 7) PART9(App.C)應(yīng)用開(kāi)發(fā) Chapter9 Contents of Class Teaching(cont.)Contents of Class Teaching(cont.)3. DBS ( or DBMS) implementation存儲(chǔ)

20、管理： PART4 (chapter11-12)查詢處理： PART4(chapter13-14) 事務(wù)管理 PART5(Chapter15-17) PART8(Chapter25）DBS體系結(jié)構(gòu)： 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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： data model:

21、復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 語(yǔ)義描述 + 數(shù)據(jù)操作 離散數(shù)學(xué)：關(guān)系模型操作系統(tǒng)： 文件子系統(tǒng)，I/O子系統(tǒng)，進(jìn)程管理編譯原理： 查詢處理與優(yōu)化軟件工程：DBS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法面向?qū)ο蠹夹g(shù)：object-oriented DBSC+ programs詞法詞法/語(yǔ)法語(yǔ)法/語(yǔ)義分析語(yǔ)義分析中間代碼生成中間代碼生成(中間中間)代碼優(yōu)化代碼優(yōu)化目標(biāo)代碼生成目標(biāo)代碼生成程程 序序 編編 譯譯 / 編譯器編譯器程序執(zhí)行程序執(zhí)行 / OS進(jìn)程管理&進(jìn)程調(diào)度并發(fā)控制死鎖處理SQL query掃描和語(yǔ)法掃描和語(yǔ)法/語(yǔ)義分析語(yǔ)義分析查詢優(yōu)化查詢優(yōu)化(優(yōu)化后)查詢執(zhí)行計(jì)劃查詢代碼生成查詢代碼生成Query process

22、ing / DBMSprocess / thread事務(wù)處理事務(wù)處理 / DBMS Chapter13, 14 Chapter15,16, 17 transaction關(guān)系代數(shù)表達(dá)式&查詢樹(shù)查詢計(jì)劃執(zhí)行的代碼查詢計(jì)劃執(zhí)行的代碼事務(wù)管理目標(biāo)程序代碼(14)&事務(wù)調(diào)度并發(fā)控制死鎖處理恢復(fù)技術(shù)(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.)實(shí)驗(yàn)安排2人一組隨著課堂學(xué)習(xí)的進(jìn)度逐步布置8組實(shí)驗(yàn)由院實(shí)驗(yàn)中心的專職指導(dǎo)老師院實(shí)驗(yàn)中心的專職指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和上機(jī)驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師： ( )； 時(shí)間、地點(diǎn)：?，主樓院實(shí)驗(yàn)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