1 - introduccion a las bases de datos · 2013-03-10 · almacenamientodedatos. •aumentando el...

Unidad 1:

Introducción a las Bases de DatosDatos

Temario

1.- Definición de Bases de Datos

2.- Archivos v/s Bases de Datos

3.- Tipos de Bases de Datos

4.- Proceso de Diseño de Bases de Datos

En una organización existen una gran cantidadde recursos: humano, material (tecnológico),financiero y dato.

El dato es considerado un recurso porque:

Definición de Bases de Datos

El dato es considerado un recurso porque:• Tiene un valor intrínseco.

• Aporta información valiosa al desempeño y ala toma de decisiones.

• Su obtención, almacenamiento y controlinvolucran gastos (inversión).

Dato: aquel hecho relacionado con personas,objetos, lugares, eventos u otras entidades delmundo real.

Características:


• Cualitativo (descriptivo) o Cuantitativo.• Interno o Externo.

Características:

• Histórico o Predictivo.

Formalmente dato = (Atributo, Valor).

Información: datos organizados o preparados(procesados y formateados) de una forma quesea adecuada para la toma de decisiones u otrasactividades de la organización.


actividades de la organización.

El paso de dato a información es subjetivo, puesno todos tienen el mismo interés o necesidadsobre un mismo dato, por lo que éste esinformación sólo para algunos.

Archivo: conjunto de datos relacionados entresí, al compartir una misma estructura y/ocomportamiento similar.

Por lo general, los datos de un archivo se


Por lo general, los datos de un archivo serefieren a un mismo tipo de entidad del mundoreal (empleado, vehículo, mueble).

Cada entidad representada por el archivo seguarda en un Registro.

Bases de Datos: conjunto integrado de archivosrelacionados entre sí.

Dichos archivos son diseñados de tal maneraque puedan ser accesados por numerosos


que puedan ser accesados por numerososusuarios, a través de distintos medios.

Programa de

AplicaciónUsuario A

Usuario B

Usuario N

Bodega

Insumo

Proveedor

•

•

•

•

•

•

Temario





• Hace “mucho” tiempo atrás, las organizacionesdesarrollaban sus sistemas de información enforma aislada, sin existir una fuertecomunicación entre sus unidades.

Archivos v/s Bases de DatosEnfoque de Archivos

comunicación entre sus unidades.

• También se le denomina Enfoque porAgregación.


Visión del Enfoque de Archivos:

Programa

Facturación

Programa

Compras

Archivo Clientes

Archivo Cuentas Pagadas

Archivo Empleado

Archivo Inventario Materiales

Archivo Proveedor

Archivo Clientes

Archivo Factura

Archivo Empleados

Archivo Inventario Productos

Archivo Proveedor

Programa

Cuentas por

Pagar

Programa

Ventas

Programa

Sueldos

Desventajas:

• Redundancia no controlada.• Subutilización del espacio en disco.


• Duplicidad en el ingreso de los datos.

• Inconsistencia de los datos almacenados.

Desventajas: (cont.)

• Dependencia de los datos.• Cualquier cambio en el esquema de la definición delos datos implica modificar todos los programas que


los datos implica modificar todos los programas quelos usan.

• Inconsistencia de Datos.

• Informes erróneos.

• Pérdida de confianza por parte del cliente.


• Inflexibidad, en el sentido de que cada nuevorequisito, normalmente, implica diseñar nuevosprogramas y archivos.


programas y archivos.

• Baja productividad del programador.


• Escasa Posibilidad de Compartir Datos.• Dato ingresado varias veces para actualizararchivos.


archivos.

• Redundancia de datos y de código.


• Pobre Estandarización.• Datos Sinónimos.


• Datos Homónimos.

• Excesiva Mantención.• Costo Elevado.

Características Principales:

• Visión Centralizada de los Datos.• Minimización de la Redundancia.

Archivos v/s Bases de DatosEnfoque de Bases de Datos

• Independencia de los Datos.• Estandarización, Compartición, y Seguridad deDatos.


Visión del Enfoque de Bases de Datos:

Archivo Clientes

Archivo Cuentas Pagadas

Archivo Inventario

Archivo Proveedor

Archivo Balance

Archivo Factura

Archivo Empleados

Archivo Estadísticas

Ventas

Elementos del Enfoque de BD:


Administradores de BD Desarrolladores de SI Usuarios Finales

Herramienta

CASE

Interface

Usuario

Programas de

Aplicaciones

Reposi-

torio

DBMSBD


• Usuarios: personas con requisitos de infor-mación, que realizan operaciones de ingreso,modificación, eliminación, consulta y manten-


modificación, eliminación, consulta y manten-ción de la base de datos.• Usuario Final.

• Desarrollador de Aplicaciones.

• Diseñador de la Base de Datos.

• Administrador de Bases de Datos (DBA).

Elementos del Enfoque de BD: (cont.)

• Sistema Administrador de Bases de Datos(SABD, DBMS): software que permite crear ymantener a una o más bases de datos.


mantener a una o más bases de datos.

• También conocido como servidor o motor dedatos.• Funciones principales: DD, DM, DC.


• Interfaz de Usuario: forma en que el SABDpermite la interacción con la base de datos.


• Base de Datos: Conjunto de datos operacio-nales, almacenados en el computador yaccesados por distintas aplicaciones; o bien ellugar físico donde están almacenados los datos.


• Catálogo (diccionario de datos): es una basede datos que guarda una descripción de losdatos, como su tipo, largo, propietario, tamaño


datos, como su tipo, largo, propietario, tamañode los registros, etc.


• Administrador de la Base de Datos (DBA):persona o grupo de personas encargadas dedirigir y controlar el recurso dato, cumpliendo


dirigir y controlar el recurso dato, cumpliendolas siguientes funciones:• Definición de la base de datos y/o archivos a usar(junto con el analista y usuario.

• Selección de la estructura de almacenamiento y laestrategia de recuperación.


• Definición de los distintos tipos de acceso y sumantención.


• Definición de la estrategia de respaldo a usar,implementarla y controlarla.

• Preocuparse del desempeño de la base de datos yafinarlo.

• Proveer de capacitación, entrenamiento y apoyo alas consultas de los usuarios.


• Administrador de Datos: responsable dedesarrollar y administrar las normas, proce-dimientos, prácticas y planes para la


dimientos, prácticas y planes para ladefinición, organización, protección y utili-zación eficiente de los datos dentro de laorganización, incluyendo todos los datos,estén o no en la base de datos.

• Administrador de la Base de Datos (DBA):responsable sólo por las bases de datos.

Bases de Datos en el Desarrollo de SistemasInformáticos:

• Sistemas de Apoyo a la Gestión o de Información Administrativos.

• Sistemas Operacionales o de Procesamiento de Transacciones.


• Sistemas de Apoyo a la Gestión o de Información Administrativos.

• Sistemas de Apoyo a la Toma de Decisiones o de InformaciónEstratégicos.

El enfoque de bases de datos influye en eldesarrollo de los sistemas de informacióntradicionales en las etapas de análisis y diseño.

• Análisis: se debe poner énfasis en el manejo integrado de los


• Análisis: se debe poner énfasis en el manejo integrado de losdatos y en la generación de una estructura lógica de la base dedatos, que se adapte a las necesidades de los usuarios.

• Diseño: se debe convertir la estructura lógica enespecificaciones para archivos y programas que puedan serimplementadas por el SABD disponible; se debe definir la base dedatos, la manera de probarla inicialmente y los programas quepermitirán el manejo de los datos.

Archivos v/s Bases de Datos

Desventajas de las Bases de Datos:

Enfoque de Bases de Datos

• Necesidad de un Modelamiento de Datos.

• Consumo de una mayor cantidad de recursos.

• Necesidad de conocer software especializadopara crear y manejar las bases de datos.

Para poder diseñar una base de datos es precisorealizar una serie de pasos, los cuales parten dela recolección de la información necesaria paraconstruir el sistema de información, hasta el

Proceso de Diseño de Bases de Datos

construir el sistema de información, hasta eldiseño de los archivos y sus organizaciones,donde finalmente quedarán los datos.


Análisis y Requisitos RequisitosRecolección de de Datos de ProcesamientoRequisitos

Diseño Diseño del Esquema Diseño deConceptual Externo y Conceptual Transacciones

(independiente del software)

Elección delElección delSoftware

Diseño Diseño del EsquemaLógico Externo y Conceptual

(dependiente del software)

Restriccionesde Rendimiento,

FrecuenciasDiseño Diseño del Esquema InternoFísico (dependiente del software)

Implementación Sentencias DDL ImplementaciónSentencias DML

Temario





Criterios:

• Distribución e Integración.

Tipos de Bases de Datos

• Inteligencia de Datos.

• Rendimiento.• Rendimiento.

Características Adicionales:

• Cantidad de Usuarios Finales: monousuaria, multi-usuaria.

• Nivel Organizacional que apoya.• Actividad.

Criterio 1: Inteligencia de Datos


• Mejorando las representaciones de los datos y susrelaciones.• Aumentando la expresividad para los nuevos tipos de• Aumentando la expresividad para los nuevos tipos dedatos a almacenar.

1.1 Modelo de Datos: diversas formas deestructurar los datos y sus relaciones.


• Jerárquico.• Reticular.• Reticular.• Relacional.• Orientado al Objeto.• Multidimensional.

Modelo Relacional:


Factura Detalle ProductoCliente Factura Detalle ProductoCliente

RUT

Nombre

Teléfono

#factura

Fecha

RUT

#factura

#producto

cantidad

#producto

Nombre

Precio

Modelo Orientado al Objeto:


Usuario

login : String

password : String

Nombre : String

claveDB

EmpleadogetNombre()

login()

load()

Profesor

horas_de_trabajo : Integer

jefeCurso : String

fijarPrueba()

Administrativo

cargo : String

marcarTarjeta()

Empleado

sueldo : Integer

titulo : String

pagarSueldo()

Secretaria

matricularAlumno()

Director

contratarProfesor()

Portero

limpiarPasillo()

Alumno

curso : Integer

promedio : Single

nuevaAnotacion()

nuevaNota()

registrarAsistencia()

rendirPrueba()

STACK

datos : Array

tope : Integer

push(nro)

pop() : Integer

largo() : Integer


Modelo Multidimensional:

1.2 Tipos de Datos: estructuración, precisión.


• SemiEstructurada.

• Multimedia.• Temporal.• Temporal.• Espacial (Geográfica).• Estadística.• Difusa.• Deductiva.

“Bien estructurado y preciso”:


RUT Nombre Sexo Región

12.345.678-9 Juan Pérez M 5

Modelo Relacional

12.345.678-9 Juan Pérez M 5

11.223.344-5 María González F 12

9.876.543-2 José Olivares M 3

13.579.246-8 Rodrigo Martínez M 5

12.121.212-2 Ana Castillo F 8

Tipos de Bases de Datos<SalesOrder SONumber="12345">

<Customer CustNumber="543">

<CustName>ABC Industries</CustName>

<Street>123 Main St.</Street>

<City>Chicago</City>

<State>IL</State>

<PostCode>60609</PostCode>

Datos SemiEstructurados (XML):

<PostCode>60609</PostCode>

</Customer>

<OrderDate>981215</OrderDate>

<Item ItemNumber="1">

<Part PartNumber="123">

<Description> Stainless steel </Description>

<Price>9.95</Price>

</Part>

<Quantity>10</Quantity>

</Item> …

</SalesOrder>


Multimedia:


Espacial / Geográfica:


Difusa:

FármacoID_Fármaco

Nombre

ComponentesComponentes

T3: Color {Blanco, Rojo, Amarillo, Naranja}

GIntensidad

PeligrosoG

(1,m)


Difusa:

Vehículo Registrado

Automóvil Camión

Aproximadamente la mitad

U

Moto Bicicleta

Casi todos

La mayoría

(0, aproximadamente 5)


Deductiva:

Criterio 2: Distribución e Integración.


• Aumentando el número de sitios que participan en elalmacenamiento de datos.• Aumentando el nivel de la autonomía de los nodos• Aumentando el nivel de la autonomía de los nodosparticipantes.• Aumentando el grado de heterogeneidad de los nodosparticipantes.

Ejemplos:


CLIENTE B

CLIENTE A

CLIENTE

Nodo 3

Nodo 1

Nodo 2

Servidor BDNodo Central

Base de Datos Centralizada Base de Datos Distribuida

Nodo 3

Nodo 1

Nodo 2

Nodo 4

CLIENTE C CLIENTE D

en Web:


Servidor de Aplicaciones

Clientes Servidor de Datos

Base de Base de

DatosDatos

Escritorio

Código Cliente

Instalado

Servidor de

Aplicaciones

Lógica del

Negocio

Independiente

del Cliente

Modelo: Contenido Ejecutable


Servidor de Presentación

Servidor Aplicaciones

Clientes Servidor de Datos

en Web:

Modelo: Sitio del Servidor

Browser

Código Cliente

Downloaded

Base de Base de DatosDatos

Servidor Web

Generación

Dinámica

de Código

Cliente

Servidor deAplicaciones

Lógica del

Negocio

Independiente

del Cliente

1 2 3

6 5 4


Móvil:


Sistema de Múltiples Bases de Datos:

ClienteCliente

Mediador

Catálogo

BD BD BD

Wrapper Wrapper

Criterio 3: Rendimiento


• Mejorando los tiempos, al aumentar el número deprocesadores que participan en el procesamiento deconsultas.consultas.• Mejorando los tiempos, al almacenar los datos enmemoria principal.• Mejorando los tiempos, al imponer límites en lostiempos de respuesta.


Arquitecturas Paralelas:

P M PM

P

P

P

M

Memoria Compartida Nada Compartido

M

P

P

M

select *from r1, r2, r3, r4where r1.a = r2.a and

r2.b = r3.b and

Paralelismo de Consulta

Procesamiento “Paralelo”:

r1 r2 r3 r4

P1

P2

P3

r2.b = r3.b andr3.c = r4.c;

r1 r2 r3 r4

P1 P2

P3


en Memoria Principal – Embedida:

Característica Adicional: Actividad.


• Cuando se producen ciertas condiciones, una base dedatos activa ejecuta de forma automática ciertasacciones.acciones.

• Debe ser capaz de monitorear y reaccionar anteeventos de manera oportuna y eficiente.

Característica Adicional: Actividad.


Característica Adicional: Nivel Organiza-cional que apoya.


• Operacional (OLTP).• de Gestión (OLAP – Data Mart).• de Gestión (OLAP – Data Mart).• Estratégica (Data Warehouse).

BASE

DE

DATOS

Nivel Planificación

Nivel Táctico

Nivel Operacional


Características Nivel

Estratégico

Nivel Táctico Nivel Operacional

Decisión que apoya Planificación Largo

Plazo

Control Gerencial Control Operacional

Tipo de Decisión No Estructurada Semi Estructurada EstructuradaTipo de Decisión No Estructurada Semi Estructurada Estructurada

Modelo más usado Predictivo Descriptivo Normativo

Características de

la Información:

� Fuente

� Exactitud

� Amplitud

� Frecuencia

� Rango de Tiempo

� Uso

Medio Ambiente

Razonable

Resumida

A Solicitud

Años

Predicción

Registros Internos

Buena

Detallada

Periódica

Años

Control

Operación Interna

Exacta

Muy Detallada

Tiempo Real

Meses

Acción Diaria

Base de Datos

Transaccional

Fuentes InternasHerramientas de

consultas e

informes


Data Warehouses y Tecnologías relacionadas.

Transaccional

Fuentes ExternasFuente de

Datos

Fuente de

Datos 3

HTML

Fuente de

Datos 1

texto

Data

WarehouseETL

Interfaz y

Operadores

Herramientas EIS

Herramientas

OLAP

Herramientas de

Minería de Datos

Temario





Para poder diseñar una base de datos es precisorealizar una serie de pasos, los cuales parten dela recolección de la información necesaria paraconstruir el sistema de información, hasta el


construir el sistema de información, hasta eldiseño de los archivos y sus organizaciones,donde finalmente quedarán los datos.


Análisis y Requisitos RequisitosRecolección de de Datos de ProcesamientoRequisitos

Diseño Diseño del Esquema Diseño deConceptual Externo y Conceptual Transacciones

(independiente del software)

Elección delElección delSoftware

Diseño Diseño del EsquemaLógico Externo y Conceptual

(dependiente del software)

Restriccionesde Rendimiento,

FrecuenciasDiseño Diseño del Esquema InternoFísico (dependiente del software)

Implementación Sentencias DDL ImplementaciónSentencias DML

Etapa 1: Análisis de Requisitos.

• Objetivo: Identificar las necesidades de in-formación de los usuarios.


Pasos:

• Identificación de las áreas de aplicación ygrupos de usuarios. Elección de participantesprincipales.

Pasos: (cont.).

• Análisis y estudio de la documentaciónexistente en las actuales aplicaciones. Además,considerar manuales de políticas, formas,


considerar manuales de políticas, formas,reportes y diagramas organizacionales.• Estudio del actual ambiente operativo y uso dela información. Incluye un análisis de los tiposde transacciones y sus frecuencias, y del flujode información en el sistema.

Pasos: (cont.).

• Respuestas de cuestionarios son obtenidasdesde los potenciales usuarios. Identificación deprioridades.


prioridades.

• Formalización de Requisitos.

Etapa 2: Diseño Conceptual.

• Objetivo: Producir un esquema conceptual querepresente los datos necesarios para el sistemade información, que sea independiente del


de información, que sea independiente delmotor de datos a utilizar.

Factura ProductoCliente

RUT

Nombre

Teléfono

#factura

Fecha

#producto

Nombre

Precio

Pasos: dos actividades paralelas.

• Diseño del Esquema Conceptual: Generaciónde un Modelo de Datos con características deser expresivo, simple, mínimo, formal,


ser expresivo, simple, mínimo, formal,diagramático.

• Diseño de las Transacciones: IdentificarEntradas-Proceso-Salidas. Transacciones derecuperación, de actualización y mixtas.

En el diseño del Esquema Conceptual, hay dosestrategias a seguir:

• Top-Down: Análisis de Entidades.


• Bottom-up: Síntesis de Atributos.

El Esquema Conceptual sirve para:

• Medio de Comunicación entre usuarios yespecialistas.


• Mecanismo para validar entendimiento alcan-zado del problema, por parte del especialista.

• Descripción Estable del Contenido.

Etapa 3: Elección del Software.

• Objetivo: seleccionar aquel tipo de softwareque mejor se adecúe a las necesidades delsistema a construir.


sistema a construir.

Oracle?

DB2?

MS SQL Server?

PostgreSQL?

Sedna?

Cache?

Criterio a considerar: Costos.

• Adquisición de Software.• Mantención.• Adquisición del Hardware.


• Adquisición del Hardware.• Migración.• Personal Capacitado.• Entrenamiento.• Operación del Software.

Criterio a considerar: Requisitos.

• Complejidad de los datos.• Compartición de datos entre aplicaciones.• Dinámica de los datos.


• Dinámica de los datos.• Frecuencia de los requerimientos.• Volumen de datos.

Criterio a considerar: Factores Organizacionalesy Económicos.

• Estructura de los datos.• Familiaridad del Personal.


• Familiaridad del Personal.• Soporte del Vendedor del Software.• Características de Lenguajes de CuartaGeneración.

Etapa 4: Diseño Lógico.

• Objetivo: crear un esquema conceptualbasado en el modelo de datos soportado por elsoftware escogido.


software escogido.

o Transformación independiente del sistema a un modelo relacional,orientado al objeto u otro.

o Conversión de los esquemas a un software de bases de datosespecífico.

• Pasos:

Etapa 4: Diseño Lógico…


Factura ProductoCliente

RUT #factura #producto

Factura Detalle ProductoCliente

RUT

Nombre

Teléfono

#factura

Fecha

RUT

#factura

#producto

cantidad

#producto

Nombre

Precio

RUT

Nombre

Teléfono

#factura

Fecha

#producto

Nombre

Precio


Etapa 5: Diseño Físico.

• Objetivo: escoger las estructuras de alma-cenamiento y métodos de acceso y la ubicaciónde los archivos de bases de datos para obtenerde los archivos de bases de datos para obtenerun buen rendimiento de las distintasaplicaciones que interactuan con la base dedatos.

Tareas a Seguir

� Estructuras de Archivos:� Secuenciales: desordenados, ordenados� Directo: hashing estático, hashing con expansión

Estructuras de Archivos e Índices

Etapa 5: Diseño Físico…

� Directo: hashing estático, hashing con expansióndinámica

� de tipo Árbol: B

� Índices:� Dinámicos: hashing con expansión diná-mica, detipo Árbol B o B+

� Bitmap


Criterios a considerar:

• Tiempo de Respuesta: Es el tiempo que transcurredesde el ingreso de la transacción y el recibo de surespuesta.respuesta.

• Utilización del Espacio en Disco: Cantidad dememoria secundaria ocupada por los archivos y losíndices.

• Rendimiento de la Transacción: Número promediode transacciones que pueden ser procesadas porminuto.

Etapa 6: Implementación.

• Objetivo: codificación de sentencias para ladefinición y la manipulación de la base de datos,para crear los archivos y su poblamiento.


para crear los archivos y su poblamiento.

• select rut, nombre from alumno;

• select * from alumno where carrera = ‘INF’;

1 - introduccion a las bases de datos · 2013-03-10 · almacenamientodedatos. •aumentando el...

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