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1、数据库系统实现教学大纲数据库系统实现教学大纲一、课程名称一、课程名称 数据库系统实现 (Database System Implementation） 二、学时与学分二、学时与学分 学时：54 学分：3 学生自己利用课余时间自主做实验 三、授课对象三、授课对象 计算机科学与技术专业本科生 四、先修课程四、先修课程 计算机系统结构、数据结构、编译原理、操作系统原理、数据库原理 五、后续课程五、后续课程 分布式数据库 六、教学目的六、教学目的 本课程是计算机科学与技术专业本科生的选修课。开设本课程的目的是使学生在掌握 数据库基本原理的基础上，进一步学习数据库管理系统的内部结构、核心机制和实现技术，
2、 具备开发数据库管理系统的基本能力。 七、主要内容、基本要求、上机（实验）要求及学时分配七、主要内容、基本要求、上机（实验）要求及学时分配 主要内容：主要内容： 1概述：主要介绍数据库管理系统的体系结构及各组成部分、让学生温习关系数据模 型、面向对象数据模型、SQL 语言等有关数据库的基本概念。 2数据存储：主要介绍数据存储的各种物理介质及其特性，让学生了解数据分层存储 方式、着重掌握磁盘工作原理、磁盘高效存取、磁盘错误处理、磁盘崩溃恢复等技术。 3数据格式：主要介绍数据元素的各种存储格式。数据元素包括域、记录、块和文件。 记录有固定长度、也有可变长度，还有巨大长度。记录的地址结构和修改操作也
3、是本章的 主要内容。 4索引结构：主要介绍几种常用数据索引的设计与实现方法，它们是排序文件的简单 索引、非排序文件的二级索引、适用于任何文件的 B 树索引和散列表索引。 5多维索引：主要介绍针对 GIS 等特殊应用的多维索引。实现多维索引有两种途径： 散列表方式和树状结构。位图索引也是支持多维数据查询的一种非常有效方法。 6查询执行：主要介绍查询代数及实现算法。 查询代数由关系代数操作符构成。查 询执行可转换成一系列关系代数操作符的执行，其实现算法有一趟算法、嵌套循环连接算 法、基于排序的二趟算法、基于散列表的二趟算法、基于索引的算法、多于二趟的算法、 关系操作的并行算法。 7查询编译：主要介
4、绍查询编译及其优化方法。查询编译包括词法分析、逻辑查询计 划生成和物理查询计划生成。本章还讲述用于查询计划优化的代数定律、操作执行代价评 估方法、基于操作执行代价选择查询计划、最后得到最优物理查询执行计划的方法和技术。8系统故障恢复：主要介绍系统故障及恢复措施。系统故障是指因停电和软件错误等 原因引起的数据库状态不一致。恢复措施有日志管理、恢复操作和检测点策略。为应付存 储介质完全故障，还介绍数据存档及相应恢复操作。 9并发控制：主要介绍数据库的各种并发控制机制及实现方法。要求学生掌握加锁机 制、两段锁协议、多种加锁模式、分层数据元素并发控制的树协议、时间戳和验证并发控制机制。 10事务管理进
5、一步：主要介绍未提交事务的数据读取、连贯回退、严格加锁、分组 提交、逻辑日志、视图可串行化、死锁发现与解除、分布式数据库的并发控制、长事务管 理。 11信息集成：简要介绍各种信息集成方法、信息源包装器生成、数据仓库、在线分 析与数据挖掘等新的数据库技术。 基本要求：基本要求： 通过对本课程的学习，了解数据库管理系统的存储管理、索引结构、查询处理、并发 控制，熟悉和掌握它们的实现方法。 上机（实验）要求：上机（实验）要求： 本课程要求学生利用业余时间，加强动手实践，自主上机实习。 实验内容是选定开放源代码数据库管理系统 PostgreSQL 作为实验平台，分析其源代码、 了解其实现机制，试验所学
6、方法，并能对现有方法进行改进。 学时分配：学时分配：教学内容学时分配实验内容学时分配概述3 PostgreSQL 安装 数据存储3 PostgreSQL 分析 数据格式3 PostgreSQL 改进 索引结构6 多维索引6查询执行6查询编译6 系统故障恢复6 并发控制6 事务管理进一步6信息集成354 八、考核方式八、考核方式 练习、笔试 九、教材：九、教材：Database System Implementation ， （美）Hator Garcia-Molina, Jeffrey.D.Vllman, Jennifer Widom 著 十、参考书目十、参考书目 数据库系统概论 萨师煊，王珊著，高等教育出版社，2000大纲执笔者：彭智勇大纲审定者：
