Kurssi noudattanee pitkälle syksyn 2009 luennointikerran sisältöä. Kurssin koko luentomateriaali sijoitetaan (pdf-muodossa) laitoksen sisäiseen verkkoon (intranettiin) ja linkitetään tälle sivulle, kurssin sisältökuvaukseen.

Kurssi jakaantuu karkeasti kolmeen osaan: I (relaatiotietokannan käsitesuunnittelu), II (relaatiotietokannan looginen suunnittelu) ja III (relaatiotietokannan fyysinen suunnittelu).

Ia. Tietokannan käsitesuunnittelu: tietokannan suunnitteluprosessi, yksilöt ja yksilötyypit, yksilötyypit ja relaatiokaaviot, yhteydet ja yhteystyypit, yhteystyypit ja relaatiokaaviot, yhteystyyppien kardinaalisuus- ja osallistumisrajoitteet, funktionaalisen kaksiasteisen yhteystyypin relaatiokaavio, useampiasteisten yhteystyyppien rajoitteet, heikot yksilötyypit, heikon yksilötyypin relaatiokaavio.

Ib. Yksilö-yhteys-kaavion suunnitteluperiaatteita: sovellususkollisuus, ER-mallissa ei ole viiteavaimia, yksilö vai attribuutti, redundanssin välttäminen, yksilö vai yhteys, moniasteiset yhteydet, yhteystyypin attribuuttien sijoittelu, erikoistaminen ja yleistäminen, yhteenveto ER-mallin merkintätavoista, ER-mallin ja UML-mallin vastaavuus, esimerkki: pankkitietokannan mallintaminen.

IIa. Relaatiotietokannan riippuvuudet: loogisen suunnittelun tavoitteista, funktionaaliset riippuvuudet, funktionaaliset riippuvuudet eheysrajoitteina, avainrajoitteet, funktionaalisten riippuvuuksien logiikka, riippuvuusjoukon sulkeuma, relaation faktat ja redundanssi, faktojen päivittäminen ja päivitysanomaliat, relaatiokaavion ositus ja riippuvuusjoukon projektio, sisältyvyysriippuvuudet, sisältyvyysriippuvuuksien syklit.

IIb. Riippuvuuksien johtaminen ja relaatiokaavion normaalistaminen: attribuuttijoukon sulkeuma, avainten määrääminen, riippuvuusjoukon kanoninen peite, Boyce-Codd-normaalimuoto, riippuvuuksien säilyminen osituksessa, kolmas normaalimuoto, häviötön osittaminen, BCNF-normaalistamisalgoritmi, BCNF-normaalistamisalgoritmin tuloksesta, 3NF-normaalistamisalgoritmi, 3NF-algoritmin tuloksesta, loogisen suunnittelun prosessista.

IIIa. Tietokantapalvelin ja fyysiset tietokantarakenteet: transaktiopalvelin, transaktiopalvelimen tietokokoelmat, fyysinen tietokanta ja sivut, tiedostot ja segmentit, tietokantasivujen puskurointi, SQL-operaation suoritus, transaktion suoritus, tietokannan tila, tietokannan elvytys, relaation kasarakenne, tauluselaus, järjestetyn relaation harva hakemisto, konttaus, ISAM-hakemisto, harva B-puu, tiheät hakemistot, osavälikyselyt, hakemistojen päivitys, hajautusrakenteet, hakemiston ryvästävyys, hakemistojen valintaperiaatteita, hakemistojen kunnossapito.

IIIb. Kyselyiden käsittely ja tietokannan virittäminen: kyselyn käsittelyn vaiheet, kyselyn laskennan kustannusmittarit, kyselyn käsittelyn perusajatuksia, hakemistoselaus, valintaoperaation laskenta, relaation järjestäminen, lomitusliitos, sisäkkäisten silmukoiden liitos, hakemistoliitos, hajautusliitos, kyselynoptimoinnin periaate, esimerkki kyselynoptimoinnista, kyselyn optimointia avustava tilastotieto, operaation tuloksen koon arviointi, vasteaika ja suoritusteho, suorituskykyä rajoittavia tekijöitä, tietokantajärjestelmän virittäminen, laitteiston virittäminen, viiden minuutin sääntö, loogisen kaavion virittäminen, epänormaalistaminen, relaatioiden vaakasuora osittaminen, hakemistojen osittaminen.

Kurssin luennot perustuvat löyhästi seuraavaan kirjaan:

A. Silberschatz, H. F. Korth & S. Sudarshan: Database System Concepts. Fifth Edition. McGraw-Hill, 2006. Kirjasta käsitellään kokonaan luvut 6 (database design and the E-R model) ja 7 (relational database design), jotka yhdessä kattavat relaatiotietokannan käsite- ja loogiseen suunnitteluun liittyvät asiat. Relaatiotietokannan fyysiseen suunnitteluun ja kyselynkäsittelyyn liittyviä asioita on poimittu luvuista 11 (storage and file structure), 12 (indexing and hashing), 13 (query processing) ja 14 (query optimization). Jotkin asiat käsitellään kurssilla eri tavalla kuin kirjassa. Kurssin esitietoina oletetaan lukuihin 1 (introduction), 2 (relational databases), 3 (SQL) ja 11 (storage and file structure) sekä luvun 4 kohtiin 4.1 (SQL data types and schemas) ja 4.2 (integrity constraints) sisältyvät asiat.

Kurssilla käsiteltäviin asioihin voi perehtyä myös monen muun oppikirjan avulla, joista mainitsemme erityisesti seuraavat:

H. Mannila & K.-J. Räihä: The Design of Relational Databases. Addison-Wesley Publishing Company, 1992. Kirja on perusteellinen ja syvällinen esitys relaatiotietokannan käsite- ja loogisesta suunnittelusta.

R. Ramakrishnan & J. Gehrke: Database Management Systems. Third Edition. McGraw-Hill, 2003. Kurssin sisällön kattavat pääosin luvut 2 (introduction to database design), 3 (the relational model), 8 (overview of storage and indexing), 12 (overview of query evaluation) ja 19 (schema refinement and normal forms).

M. Kifer, A. Bernstein & P. M. Lewis: Database Systems: An Application-Oriented Approach, Complete Version, 2nd Edition. Pearson Addison-Wesley, 2005. Kurssin sisällön kattavat pääosin luvut 4 (conceptual modeling of databases with entity-relationship diagrams and the unified modeling language), 6 (database design with the relational normalization theory), 9 (physical data organization and indexing), 10 (the basics of query processing) ja 11 (an overview of query optimization).