Corso di laurea magistrale in Informatica

Conoscenze approfondite del modello relazionale, del modello semantico ER, dello standard SQL2, di sistemi operativi e algoritmi.
Insegnamenti propedeutici (forniscono le competenze attese in ingresso): Le competenze attese in ingresso richieste all'inizio del corso sono fornite da insegnamenti d'area "base di dati", "sistemi operativi" e "Algoritmi" offerti in corsi di laurea di primo livello. Ad esempio: "Basi di Dati e Sperimentazioni", "Algoritmi e sperimentazioni" e "Sistemi operativi e sperimentazioni" della laurea in Informatica dell'Universita' degli Studi di Torino.

L'insegnamento ha l'obiettivo di approfondire le tematiche relative ai modelli di dati ed architetture dei sistemi per la gestione di basi di dati, obiettivo specifico l'indirizzo "Intelligenza Artificiale e Sistemi Informatici ‘Pietro Torasso’” per cui questo insegnamento e' caratterizzante.

Per quanto riguarda i modelli, l'obiettivo principale e' che le studentesse e gli studenti siano in grado di affrontare con successo la comprensione e lo sviluppo di applicazioni software che coinvolgano le basi di dati in una vasta gamma di ambienti diversi, avendo competenze sui principali modelli per dati strutturati alternativi al modello relazionale (object-oriented e object-relational). Inoltre le studentesse e gli studenti saranno in grado di affrontare i principali modelli dei database NoSql per grossi volumi di dati, con dati eterogenei e poco strutturati. Si menzionano il modello a "chiave-valore", il modello colonnare, il modello basato su documenti (JSON) e con modello dei dati a grafo. Per quanto riguarda le architetture, l'obiettivo e' che le studentesse e gli studenti siano in grado di migliorare la performance per applicazioni critiche e di progettare soluzioni ad hoc per situazioni specifiche, con particolare riferimento ai sistemi di gestione dei database relazionali, con l'inclusione della gestione dei malfunzionamenti e della concorrenza.

L'insegnamento e' dunque organizzato in due moduli, il primo  (6 crediti) dedicato agli aspetti architetturali, il secondo  dedicato ai database Nosql e alle loro applicazioni per il trattamento dei cosiddetti "Big Data".

 

 

Le studentesse e gli studenti assimileranno le motivazioni, i costrutti e l'uso di modelli object-oriented, object-relational e NoSQL. Inoltre  acquisiranno competenze approfondite sui metodi di valutazione delle principali operazioni dell'algebra relazionale, sulle principali strutture di accesso, sulle organizzazioni ad indici secondari nell'ambito relazionale e nei motori di ricerca, sull'ottimizzazione delle interrogazioni, i sistemi di controllo della concorrenza e recupero da malfunzionamenti.

 

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Acquisizione di metodologie di progettazione e implementazione di sistemi per la gestione di dati strutturati e non. Conoscenza e capacita' di comprensione della documentazione tecnica che illustra il funzionamento, l'installazione, la gestione, l'utilizzo e la programmazione di sistemi software complessi di gestione delle basi di dati.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Acquisizione dell'uso di sistemi per la gestione di dati strutturati e non, basati su paradigmi di rappresentazione dei dati di tipo diverso. Capacita' di riconoscere le implicazioni delle diverse possibili scelte architetturali sulle prestazioni dei sistemi relazionali. Capacita' di scegliere il modello dei dati adatto in conseguenza delle peculiarita' dei requisiti e delle funzionalita' richieste dal dominio applicativo. Capacita' di impiegare le conoscenze apprese dalla documentazione tecnica che illustra un sistema di gestione delle basi di dati reali nello sviluppo di un proprio progetto software. Capacita' di analizzare le prestazioni di diversi sistemi, in contesti applicativi eterogenei.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Acquisizione dei criteri di base per stabilire come impostare una corretta progettazione e una solida implementazione delle applicazioni software centrate sui dati. Capacita' di valutazione critica di soluzioni progettuali esitenti.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Acquisizione e sviluppo di elementi del lessico informatico  specifico del dominio dei sistemi per la gestione delle basi di dati, finalizzati al lavoro di progettazione e implementazione delle applicazioni software.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, teorica e pratica. Capacita' di comprendere la documentazione tecnica di strumenti software complessi, come i sistemi di gestione delle basi di dati.

Per il primo modulo il programma e' il seguente:

• Historical overview of existing DBMSs
• Carrellata storica sui diversi modelli per la gestione dei dati
• Dispositivi di memorizzazione
• Indicizzazione
• Hashing
• Risoluzione di operazioni tramite scansioni sequenziali:
  • selezione, proiezione, join con nested loops, nested scans, merging scans, partizionamento hash
• Gestione del buffer
• Ottimizzazione delle interrogazioni.
• Transazioni.
  • Gestione dei malfunzionamenti
  • Controllo della concorrenza

Il programma del secondo modulo consiste in:

• Introduzione ai NoSql databases: motivazioni, modello dei dati, operazioni, architetture software.
• Teorema CAP e sue conseguenze nelle applicazioni distribuite
• Metodi per il rilassamento del concetto di consistenza "forte", il mantenimento delle repliche per la disponibilità dei dati, la tolleranza al partizionamento di un sistema distribuito (cluster) con la gestione dei time stamp e delle versioni.
• AdHoop e Map reduce: introduzione, modello dei dati, operazioni
• Sviluppo di una piccola applicazione software che coinvolge lo scaricamento, la preparazione e l'analisi di grossi volumi di dati (ad esempio, analisi dei sentimenti nei messaggi degli utenti di una applicazione di social media).

La didattica verrà erogata in presenza. Saranno disponibili forum di discussione per la collaborazione e meeting per la consulenza.

La modalità d'esame consiste in una prova scritta, a domande aperte, per quanto concerne il modulo relativo agli aspetti architetturali. Per il modulo sui modelli NoSQL, l'esame è orale, includendo la discussione del progetto software sviluppato. (Sebbene lo sviluppo possa avvenire anche in gruppo, la discussione all'esame è individuale).

Le attività di sviluppo software saranno condotte nelle fasi inziali dello sviluppo in classe, con il supporto delle discussioni con la docente.