Texte des kommentierten Vorlesungsverzeichnisses: Arbeitsbereich DBIS, SS 95

Veranstaltungs-Nr.

18.012

Veranstalter

Rainer Müller, Andreas Rudloff, Joachim W. Schmidt

Zeit / Ort

Mi 10-14 (3 Gruppen), VK F-534

Lernziel

Erwerb grundlegender Kenntnisse und Fertigkeiten der Datenbankmodellierung und -programmierung

Inhalt

In der ersten Hälfte werden die Modellierungs- und Anfragemöglichkeiten eines kommerziell verfügbaren Datenbanksystems (INGRES / ORACLE) unter Verwendung der standardisierten Sprache SQL vermittelt. Im Vergleich dazu werden dann in der zweiten Hälfte die entsprechend erweiterten Fähigkeiten der Datenbankprogrammierumgebung DBPL behandelt.

Stellung im Studienplan

Grundstudium

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Modula-2 oder verwandten imperativen Sprachen

Vorgehen

Einführungsvorträge der Veranstalter und anschließende praktische Arbeit am Rechner.

Anmeldelisten hängen ab 15. März im Gebäude VK F, 5. Stock aus.

Literatur

• N.Wirth: Programmieren in Modula-2
• H. Sauer: Relationale Datenbanken - Theorie und Praxis
• INGRES, ORACLE- und DBPL-Dokumentationen stehen zur Verfügung

Periodizität

jedes Semester

Veranstaltungs-Nr.

18.214

Veranstalter

Rainer Müller, Joachim W. Schmidt

Zeit / Ort

Di 10-12, VK F-534

Lernziel

Für zahlreiche Applikationen haben sich in den letzten Jahren Objektorientierte Datenbanken als zentrale Bestandteile moderner Informationssysteme zur langfristigen, sicheren und flexiblen Datenhaltung herauskristallisiert.

In dieser Lehrveranstaltung werden objektorientierte Datenbanken in ihren Aufgaben, Architekturen, Funktionsweisen und grundlegenden Realisierungstechniken vermittelt. Dies soll nicht nur auf der konzeptuellen Ebene durch Vermittlung der OODB-Konzepte erreicht werden, sondern auch durch Analyse und Bewertung realisierter objektorientierter Datenbanksysteme.

Inhalt

Grenzen traditioneller Datenbanksysteme

Objektorientierte Modellierungskonzepte

• Komplexe Objekte, Objektidentität, Assoziationen, Kapselung, ...
• Versionskonzepte

Operationale Unterstützung in Objektspeichersystemen

• Mengenorientierte Anfragesprachen
• Programmierschnittstellen
• Persistenz- und Transaktionsmodelle
• Clustering-Strategien
• Client-Server Architekturalternativen
• Freispeicherverwaltung in persistenten und verteilten Adreßräumen

Fallstudien: Modelle, Sprachen und Architekturen

• O2: Ein objektorientiertes Datenbanksystem
• ObjectStore: Ein Persistentes C++ System
• Express, SDAI: Ein modellneutrales Design-Repository
• Untypisierte Objektspeicher (Mneme, Napier, Tycoon Store)

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P10

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in den Bereichen Datenbanken und Objektorientierung

Vorgehen

Vorlesung

Literatur

• Heuer, A: Objektorientierte Datenbanken, Addison Wesley, 1992
• Cattell, R.G.G.: Object Data Management, Addison Wesley, 2nd Ed., 1994
• Huges, J.G.: Object-Oriented Databases, Prentice Hall, 1991
• Cattell, R.G.G. (Ed.): The Object Database Standard ODMG-93, Morgan Kaufmann Publishers, 1994
• Zdonik, S.B. and Maier, D.: Readings in Object-Oriented Database Management, Morgan Kaufman Publishers, 1989

Periodizität

ca. jährlich

Polymorphe persistente Programmierung

Veranstaltungs-Nr.

18.215

Veranstalter

Florian Matthes

Zeit / Ort

Fr 10-12, VK F-534

Lernziel

Einführung in die Konzepte und die Pragmatik generischer Datenbankprogrammiersprachen höherer Ordnung. Einführung in Formalismen zur Definition, Klassifikation und Bewertung polymorpher Programmiersprachen. Erwerb praktischer Programmiererfahrungen in der begleitenden Übung.

Inhalt

Persistente Programmiersprachen erlauben die uniforme Behandlung kurzlebiger sowie langlebiger Daten, Programme und Aktivitäten. In polymorph typisierten Programmiersprachen kann ein Name (z.B. eine Variable) an Werte verschiedener Typen gebunden werden.

PPP am Beispiel der Tycoon-Sprache TL:

• Defizite von Sprachen der dritten und vierten Generation
• Monomorphe, nicht-persistente Programmierung
• Parametrischer Polymorphisums, Subtyppolymorphismus, beschränkter parametrischer Polymorphismus
• Polymorphe Programmierung höherer Ordnung: Typoperatoren, höhere Typisierung, Typquantifizierung, Namensäquivalenz vs. Strukturäquivalenz, dependent types
• Programmierung im Großen
• Persistenzkonzepte

Überblick über weitere Ansätze zur PPP:

• Modulare Datenbankprogrammiersprachen (DBPL, ...)
• Objektorientierte Datenbanksprachen (O2C, Persistent C++, ...)
• Client/Server Datenbanksprachen (VisualBasic, PowerBuilder, Delphi, ...)
• Formalismen zur Beschreibung und Klassifikation von polymporphen Programmiersprachen:
  • Formale Typsysteme, Grundlagen und Motivation
  • Strukturelle operationale Semantik (F1)
  • Beschreibung polymorpher Typsysteme (F2, F<:)
  • Substitution und Sichtbarkeitsregeln (de Bruijn Notation)
  • Beschreibung polymorpher Typsysteme höherer Ordnung (Fw)

Vorläufige Versionen des Skripts und der ergänzenden Porgrammieraufgaben können hier eingesehen werden.

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P1, P2, P5, P10; geeignet für motivierte Studenten ab dem 5. Semester.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse der imperativen und funktionalen Programmierung; Grundkenntnisse Datenbanken und Informationssysteme.

Vorgehen

Vorlesung mit ergänzenden Programmierübungen.

Literatur

Zur Einführung:

• Atkinson, M.P. und Bunemann, P.: "Types and Persistence in Database Programming Languages"; ACM Computing Surveys, Band 19, Nr. 2, Juni 1987
• Cardelli, L. and Wegner, P.: "On Understanding Types, Data Abstraction and Polymorphism"; ACM Computing Surveys, Band 17, Nr. 4, Dezember 1985

Zur Vertiefung:

• Barendregt, H.P.: "The Lambda Calculus, Its Syntax and Semantics", North-Holland, Amsterdam, 1984
• Mitchell, J.C.: "Type Systems for Programming Languages", in: van Leeuwen, J.: "Handbook of Theoretical Computer Science", Band B, Elsevier Science Publishers, 1990
• Cardelli, L.: "Basic Polymorphic Typechecking", Science of Computer Programming, Band 8, S. 147-172, 1987

Periodizität

unregelmäßig

Veranstaltungs-Nr.

18.216

Veranstalter

Florian Matthes, Gerald Schröder

Zeit / Ort

Fr 12-14, VK F-534

Lernziel

Erwerb praktischer Programmierkenntnisse in der persistenten polymorphen Programmiersprache Tycoon Language (TL)

Inhalt

• Benutzung des Tycoon Systems im FBI-RZ
• Werte, Typen, Bindungen, Signaturen
• Rekursive Werte und Typen
• Strukturelle Subtypisierung
• Parametrischer und Subtyppolymorphismus
• Persistenzkonzepte (stabilize, intern, extern)
• Funktionale Programmiertechniken
• Imperative Programmiertechniken
• Alternative Ansätze zur objektorientierten Programmierung (Kovarianz, Kontravarianz, Sharing, Kapselung, Wiederverwendung, Rekorderweiterung)
• Generische Bibliotheksprogrammierung (Iteratoren, Kollektionen)
• Anbindung externer Diensterbringer (StarView GUI, C++)

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P1, P2, P5, P10

Voraussetzungen

Regelmäßiger Besuch der Vorlesung PPP

Literatur

Ausführliche Dokumentation zum Tycoon-System und zur Tycoon- Sprache TL wird von den Veranstaltern zur Verfügung gestellt.

Periodizität

unregelmäßig

Veranstaltungs-Nr.

18.364

Veranstalter

Andreas Gawecki, Bernd Mathiske, Joachim W. Schmidt

Zeit / Ort

Do 12-16, VK F-534

Lernziel

Vermittlung von Kenntnissen über Architektur und Implementierung eines modernen Datenbankprogrammiersystems; Einübung in die Funktionsweise der wesentlichen Schichten, Schnittstellen und fundamentalen Algorithmen des Tycoon-Systems.

Inhalt

Im Anschluß an einführende Vorträge über das Tycoon-System durch die Veranstalter werden zunächst einige grundlegenden Themen zum Entwurf und zur Implementierung von Datenbankprogrammiersystemen in Form von Seminarvorträgen behandelt. Dies geschieht am Beispiel ausgewählter Komponenten des Tycoon-Systems.

1. Externe Systemsicht
   • Programmiersprache TL (Tycoon Language)
   • Tycoon-Bibliotheken
2. Tycoon objekt-orientiert
   • Programmiersprache TooL (Tycoon Object-Oriented Language)
   • Objekt, Botschaft, Klasse, Vererbung, Kontrollstrukturen
   • Statische Typisierung
   • TooL-Klassenbibliotheken
3. Systemdienste
   • Interaktive Programmierumgebung
   • Bibliotheks- und Modulverwaltung
4. Compiler Front End
   • Parser, Parsergenerator
   • Abstrakte TL-Syntaxbäume
5. Compiler Back End
   • Persistente Zwischenrepräsentation (Tycoon Machine Lanugage)
   • Übersetzung von TL nach TML
   • TML-Optimierung (statisch, dynamisch)
6. Laufzeitsystem
   • Abstrakte Maschine TVM (Tycoon Virtual Machine)
   • Elementare Datenstrukturen (Tagging)
7. Programmierschnittstellen zu anderen Programmiersprachen
   • C-Call: Aufruf von C und C++ aus TL heraus
   • Callbacks: Aufruf von TL aus C
   • Einbindung externer Dienste (Remote Procedure Call, das GUI-ToolKit StarView)
8. Persistenter Objektspeicher
   • Objektspeicherschnittstelle TSP (Tycoon Store Protocol)
   • Verwendung unterschiedlicher Objektspeichersysteme
   • Unterstützung von Mehrbenutzerbetrieb (Concurrency Control, Recovery)
9. Migrierende persistente Threads
   • Persistenz, Migration
   • Dynamisches Linken
   • Remote Execution Engines

Im zweiten Teil der Veranstaltung haben die Teilnehmer dann die Gelegenheit, sich die "Anatomie" einer isolierten Komponente des Tycoon Systems zu erarbeiten und das erworbene Wissen durch eine lokale Modifikation der Funktionalität oder die Einbindung einer externen Schnittstelle in die Praxis umzusetzen.

Weitere Seminarinformationen stehen hier.

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P1, P10

Voraussetzungen

Programmiererfahrung, Teilnahme an den Übungen zur Vorlesung "Polymorphe Persistente Programmierung" oder dementsprechende Kenntnisse.

Vorgehen

Vorgehen: Analyse des Tycoon-Systems, Seminarvorträge, Programmierung.

Literatur

Spezialliteratur und Systemdokumentation werden zur Verfügung gestellt.

Periodizität

jährlich im Sommersemester

Veranstaltungs-Nr.

18.365

Veranstalter

Michael Merz, Kay Müller-Jones, Winfried Lamersdorf

Zeit / Ort

Mo, 10-14 und 12-16 (2 Gruppen), VK F-534

Lernziel

Einführung in die Grundlagen der Kommunikations- und Systemunterstützung in verteilten Systemen, der Kooperation von verteilten Diensten in Rechnernetzen und praktische Erfahrung in der Programmierung von einfachen, verteilten Anwendungen in einer offenen verteilten Systemumgebung.

Inhalt

Anhand von Übersichtsvorträgen der Teilnehmer zu den wichtigsten Themenbereichen wollen wir gemeinsam Grundlagen der verwendeten Systeme unter Nutzung ausgewählter wissenschaftlicher Literatur und der dazu notwendigen Systemdokumentation erarbeiten. Daneben sollen konkrete praktische Erfahrungen im Programmieren einfacher Anwendungen der Datenkommunikation in offenen verteilten Systemen gewonnen werden. Dazu wird das Projektseminar als Kombination von gemeinsamen Seminarterminen sowie betreuter, praktischer Arbeit in mehreren parallelen Arbeitsgruppen an lokal vernetzten Workstations durchgeführt.

In diesem Semester stehen sog. "Middleware"-Architekturen im Vordergrund, die auf der Basis der inzwischen weit verbreiteten Kommunikationsnetze verteilte Anwendungen nach dem Client/Server-Modell unterstützen und in zunehmendem Maße Gegenstand von Forschung und kommerzieller Realisierung sind. Beispiele derartiger Systemplattformen, wie z.B. OMG CORBA (Common Object Request Broker), OSF DCE (Distributed Computing Environment), COSM (Common Open Service Market) und TRADE (TRading And coorDination Environment), werden daher im Verlaufe der Veranstaltung durch die Teilnehmer erarbeitet und in Seminarvorträgen vorgestellt. Im Rahmen der praktischen Tätigkeit sollen anhand von konkreten Programmierbeispielen und auf den Workstations verfügbaren Installationen die diesen Architekturen zugrundeliegenden Kommunikations- und Kooperationsmechanismen untersucht werden. Daneben steht zur Server-Entwicklung voraussichtlich u.a. ein kommerzielles relationales Datenbanksystem (DB/2) zur Verfügung, dessen Dienste z.B. mit Hilfe des Sun RPC und von OSF DCE auch für entfernte Klienten nutzbar gemacht werden sollen.

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P4, P10

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Unix und C; Interesse an Kommunikation, Verteilten Systemen und Datenbanken; Bereitschaft zu Vorträgen und zu selbständigem praktischen Arbeiten an verteilten Workstations im lokalen Netz.

Vorgehen

Übersichtsvorträge von Teilnehmern und Veranstaltern im gemeinsamen Seminarteil; betreutes praktisches Arbeiten in 2 Gruppen auf verteilten Workstations (IBM RISC/6000) mit Standard-Komunikations-Software im lokalen Netz.

Literatur

Standard-Unix- und C- Literatur

Systemdokumentation

Ausgewählte internationale Standard-Dokumente

Spezielle wissenschaftliche Artikel - wie noch anzugeben

Periodizität

jährlich im Sommersemester

Veranstaltungs-Nr.

18.377

Veranstalter

Joachim W. Schmidt, Gerald Schröder

Zeit / Ort

Di 14-16 + 2 Stunden n.V., VK F-534

Lernziel

Kennenlernen einer praxisrelevanten Methode und eines leistungsfähigen Werkzeugs für die Entwicklung von Informationssystemen. Vermittlung praktischer Fertigkeiten in der Anwendungsanalyse und im Systemdesign.

Inhalt

• Einführung in die objektorientierte Analyse- und Designmethode OMT anhand eines konkreten Beispiels (Objektmodellierung, dynamische Modellierung, funktionale Modellierung).
• Vorstellung des OMT-Tools (Funktionalität, Architektur, praktische Benutzungshinweise, Repository-Struktur, Mehrbenutzerbetrieb).
• Erarbeitung eines konkreten Informationssystems durch die Seminarteilnehmer (Analyse, Design, nicht Implementierung).
• Diskussion und Analyse der praktisch gesammelten Erfahrungen mit dem Werkzeug.
• Vergleich mit verwandten Werzeugen und Methoden.

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, Vertiefungsgebiete P2, P10

Voraussetzungen

Kernvorlesungen Datenbanken

Vorgehen

Einzel- bzw. Gruppenvorträge, praktische Arbeit an der Workstation mit den Entwicklungswerkzeugen in Kleingruppen.

Literatur

• J.Rumbaugh et al.: Object-Oriented Modeling and Design. Prentice-Hall, 1991
• Communications of the ACM, Special Issue on OODA, Heft 35:9, September 1992
• F. Matthes: Vorlesungsskript WS94/95 "Objektorientierte Daten- und Prozeßmodellierung", Informatikbibliothek, 1995
• F. Schönthaler/T. Nemeth: Software-Entwicklungswerkzeuge: Methodische Grundlagen, Teubner 1992
• Unterlagen des Blockseminars Informationssysteme: Entwicklung und Management
• Systemdokumentation für StP/OMT wird zur Verfügung gestellt.

Periodizität

jedes Semester

Veranstaltungs-Nr.

18.473

Veranstalter

Joachim W. Schmidt

Zeit / Ort

Do 16-18, VK F-534

Lernziel

Dieses Oberseminar vermittelt einen Einblick in die aktuellen Forschungsthemen des Bereichs Datenbanken und Informationssysteme.

Inhalt

Themenschwerpunkte der Veranstaltung sind:

• Datenbankprogrammierung
• Objektorientierung
• Geschäftsprozeßmodellierung
• Interaktive DB-Schnittstellen
• Datenbanken in heterogenen Netzen
• Sprachen und Sprachprozessoren

Stellung im Studienplan

Hauptstudium, P10

Voraussetzungen

Gute Kenntnisse im Bereich Datenbanken

Vorgehen

Seminarvorträge mit anschließender Diskussion

Periodizität

jedes Semester