intro base de datos

BASE DE DATOS

Profesor : Claudio VaccalluzzoBibliografía: Sistema de Bases de Datos // Thomas Connolly-Carolyn Begg // Editorial Pearson

CONTENIDOS UNIDAD 1

Unidad 1 IntroducciónSistemas Tradicionales basados en archivos

La técnica basadas en archivosLimitaciones de la técnica basadas en archivo

Sistemas de Base de DatosLa base de DatosSistema de Gestión de Base de Datos (SGBD)Programa de AplicaciónComponentes de un entorno SGBDDiseño de Bases de Datos

Papeles en un entorno de base de datosAdministradoresDiseñadoresDesarrolladores de AplicacionesUsuario finales

Ventajas y desventajas

OBJETIVOS UNIDAD 1Ap

rend

er

•Usos comunes de los sistemas de bases de datos•Las características de los sistemas basados en archivos•Los problemas asociados a la técnica basada en archivos•El significado del termino “base de datos”•El significado del termino “sistema de gestión de bases de datos” (SGBD)•Las funciones típicas de un SGBD•Los componentes principales del entorno SGBD•El personal implicado en el entorno SGBD•La historia del desarrollo de los SGBD•Las ventajas y desventajas SGBD

UNIDAD 1 INTRODUCCION


La técnica basadas en archivosSistemas basados en archivos

Una colección de programas de aplicación que realiza diversos servicios para los usuarios finales, como por ejemplo la producción de informes. Cada programa define y gestiona sus propios datos.

• Fue uno de los primeros intentos de informatizar los sistemas de archivo manual.

Sistema de almacenamientos no informatizados por ejemplo lugares físicos donde guardamos las facturas o documentación importante también teniendo en cuenta la seguridad de esta por ejemplo ponerla bajo llave fotocopiar para tener copias de resguardo. También podemos tener algún sistema de indexación para organizarlos por ejemplo un índice en la agenda.


La técnica basadas en archivos

Los sistemas manuales funcionan bien cuando:

•Reducido numero de elementos•Cuando puede haber una gran numero de elementos pero lo único que necesitamos es almacenarlos o extraerlos.•No se requiere mucho espacio físico.



Los sistemas basados en archivos fueron desarrollados para dar respuesta a la necesidad que las empresas tenían de forma mas eficiente a los datos. Sin embargo, en lugar de establecer un sistema centralizado de gestión de los datos operacionales de las organizaciones, lo que se hizo fue adoptar un sistema descentralizado, en el que cada departamento, con la ayuda de personal especializado en procesamiento de datos, almacenaba y controlaba sus propios datos.

Sistema descentralizado



Introducción de datos e informes

Rutinas de tratamientos de datos

Definición de Archivos

Programa de aplicación de ventas Archivo de ventasVentas

Introducción de datos e informes

Rutinas de tratamientos de datos

Definición de Archivos

Programa de aplicación de contratos Archivo de contratosContratos



Lim

itaci

ones

•Separación y aislamientos de datos

•Duplicación de datos

•Dependencia entre los datos

•Formatos de archivos incompatibles

•Consultas fijas / proliferación de programas de aplicación



Limitaciones•Separación y aislamientos de datosCuando se aíslan los datos en archivos separados, resulta mas difícil acceder a los datos que deben estar disponibles.El desarrollador de aplicaciones debe sincronizar el procesamiento de los dos archivos para garantizar que se extraigan los datos correctos. Esta dificultad se hace todavía mayor si se necesita extraer datos de mas de dos archivos.



Limitaciones•Duplicación de datos

Debido al enfoque descentralizado esta técnica promueve una duplicación incontrolada de los datos esta resulta indeseable por varias razones:

• Desperdicio de recursos. Cuesta tiempo y dinero introducir los datos mas de una vez.•Se consume espacio de almacenamiento innecesario lo que también tiene costes

asociados.•Perdida de integridad de los datos. Los datos podrían dejar de ser coherente por ejemplo

si cambio un domicilio en un archivo y no se modifica el importe de su sueldo en otro puesto que no existe nada que los actualice automáticamente.



Limitaciones•Dependencia entre los datos

La estructura física y el almacenamiento de los archivos y registros de datos están definidos en el código de la aplicación. Esto significa que resulta difícil realizar cambio a una estructura existente. Por ejemplo si se modifica el tamaño de un campo:• Abrir el archivo original para lectura• Abrir un archivo temporal con la nueva estructura• Leer un registro del archivo original, convertir los datos para adecuarlos a la nueva

estructura y escribirlo en el archivo temporal y repetir este paso con cada registro.• Borrar el archivo original• Renombrar el archivo temporal por el original• Adecuar todos los programas que accedan al archivo a la nueva estructura.



Limitaciones•Formatos de archivos incompatibles

Puesto que la estructuras de los archivos esta incrustada en los programas de aplicación, dichas estructuras dependen del lenguaje de programación de aplicaciones que se utilice.Por ejemplo la estructura de un archivo generada por un programa COBOL puede ser diferente de la estructura de un archivo creada por C. La incompatibilidad directa de dichos archivos hace difícil que se los pueda procesar conjuntamente.



Limitaciones•Consultas fijas / proliferación de programas de aplicación

Desde el punto de vista del usuario los sistemas basados en archivos fueron una gran mejora con respecto a los sistemas manuales. En consecuencia las peticiones de nuevas consultas o modificaciones de las ya existentes comenzaron a crecer. Sin embargo, los sistemas basados en archivos son muy dependientes del desarrollador de aplicaciones, que es quien tiene que escribir todas las consultas e informes requeridos. Esto dio origen a dos cuestiones:1. No existía ninguna posibilidad de solicitar consultas no planificadas es decir consultas

pensadas en el momento (ad hoc)2. Proliferación de archivos y de programas de aplicación para gestionar nuevas consultas o

informes. Para esto se tendría que omitir diversos tipo de funcionalidad:• Seguridad e Integridad• La recuperación, parar los casos de falla de hardware y software, era limitada o

inexistente.• El acceso a los archivos estaba restringido de modo que un solo usuario podía acceder

en cada instante.


Sistema de Bases de Datos

Para poder ser mas efectivo, se necesitaba una nueva técnica y lo que surgió fue el concepto de bases de datos y los sistemas de gestión de bases de datos (SGBD)



Bases de Datos Una colección compartida de datos lógicamente relacionados, junto con una descripción de estos datos, que están diseñados para satisfacer las necesidades de información de una organización.

•Repositorio centralizado•Pueden ser utilizados por varios departamento o usuarios•No solo almacena datos sino también su descripción (catalogo del sistema o diccionario de datos es decir datos acerca de los datos). Es esta naturaleza auto descriptiva de la base de datos la que proporciona la independencia entre programa y datos.•Se separa la estructura de los datos de los programas de aplicación y almacena dicha estructura en la base de datos.

Características



Lógicamente relacionadaAl analizar las necesidades de una organización tratamos de identificar Entidades, Atributos y Relaciones:

Entidades: es un objeto distintivo (una persona, lugar, cosa, concepto o suceso) dentro de la organización y que hay que representar dentro de la base de datos.Atributo: es una propiedad que describe algún aspecto del objeto que queremos almacenar.Relación: es una asociación entre entidades.



La base de datos representa las entidades, los atributos y las relaciones lógicas entre entidades. En otras palabras, la base de datos almacena un conjunto de datos que están lógicamente relacionados.


Sistema de Gestion Bases de Datos (SGBD)

Es un sistema de software que permite a los usuarios definir, crear, mantener y controlar el acceso a las base de datos.

• Permite a los usuarios definir la base de datos, usualmente mediante un lenguaje de definición de datos (DDL Data Definition Language).• Permite a los usuarios insertar, actualizar, borrar y extraer datos de la base de datos, usualmente mediante un lenguaje de manipulación de datos (DML Data Manipulation Language). Al disponer de un repositorio centralizado para todos los datos y las descripciones de los datos, el lenguaje DML puede proporcionar un mecanismo general de consulta de esos datos denominado lenguaje de consulta. El mas común el Structured Query language o SQL.• Proporciona un acceso controlado a la base de datos. Por ejemplo puede proporcionar:

Funcionalidad



•Un sistema de seguridad que evita que los usuarios no autorizados accedan a las base de datos.•Un sistema de seguridad, que mantiene la coherencia de los datos

almacenados.•Un sistema de control de concurrencia que permite el acceso compartido a

la base de datos.•Un sistema de control de recuperación, que restaura la base de datos a un

estado previo coherente después de cada fallo de hardware o software.•Un catalogo accesible por el usuario, que contiene descripciones de los datos que están almacenados en la base de datos.



Programa de aplicaciónUn programa informático que interactúa con las bases de datos emitiendo las apropiadas solicitudes (normalmente una instrucción SQL dirigidas al SGBD.

Introducción de datos e Informes

Introducción de datos e Informes

SGBD

Base de Datos

Programa de aplicaciónde ventas

Programa de aplicaciónde compras



Programa de aplicación

Vistas: es en esencia un cierto subconjunto de la base de datos o sea permite personalizar resultados (consultas) de una base de datos según la necesidad del usuario.

Vent

ajas

•Las vistas proporcionan un cierto nivel de seguridad. Ya que hay datos que se le puede restringir a ciertos usuarios.•Proporcionan un mecanismo para personalizar la apariencia de las bases de datos. Por ejemplo a un campo se lo puede llamar de otra manera mas conveniente según el usuario.•Puede presentar una imagen coherente y estática de las estructura de las bases de datos. Por ejemplo si se eliminan o modifican campos, relaciones o archivos y estos no son afectadas por las vistas no sufriría modificaciones. Elimina las dependencias.



Componentes de un entorno SGBD

Podemos identificar 5 componentes principales dentro de un entorno SGBD:

Hardware

Software Datos

Procedimientos

Personas

Hardware Software Procedimientos PersonasDatos

Maquina Operador



Componentes de un entorno SGBDHardware

Tanto las SGBD como las aplicaciones requieren una plataforma de hardware sobre la cual ejecutarse. Estas pueden ir desde una computadora personal (monousuario) hasta una red (multiusuario)



Componentes de un entorno SGBDSoftware

El componente de sotware comprende el propio software SGBD y los programas de aplicaion , junto con el sistema operativo y el SO de red si corriera en esa plataforma. Generalmente los programas de aplicación se escriben en un lenguaje de tercera generacion (3GL), como C, C++, java , visual basic etc. o utilizando un lenguaje de cuarta generacion (4GL) como el SQL incrutado dentro de un 3GL.



Componentes de un entorno SGBDDatos Es quizás el componente mas importante , al menos desde le punto de

vista de los usuarios finales. Actúan como una especie de puente entre los componentes ligados a la maquina y los componentes ligado al operador humano.

Hardware Software Procedimientos PersonasDatos

Maquina Operador

Puente

La base de datos contiene los datos operacionales como los metadatos( datos de los datos).



Componentes de un entorno SGBDProcedimientos Los procedimientos son las instrucciones y reglas que gobiernan el diseño y utilización de las bases de datos. Los usuarios del sistemas y el personal que gestiona las bases de datos requieren una serie de procedimientos documentados que les permitan saber como utilizar o ejecutar el sistema. Estos procedimientos pueden estar compuestos de instrucciones que le digan como:

• Iniciar una sesión en el SGBD• Iniciar y detener el SGBD• Realizar copias de seguridad de las bases de datos.• Gestionar los fallos de hardware y software.• Cambiar la estructura de una tablas, reorganizar la base de datos entre múltiples

discos, mejorar el rendimiento o archivar los datos de un almacenamiento secundario.



Componentes de un entorno SGBDPersonas

Personas que se relacionan con el sistema

Administradores

Diseñadores Desarrolladores de Aplicaciones

Usuarios Finales




Personas Administradores

Es responsable de gestionar los recursos de datos, lo que incluye la planificación de la base de datos, el desarrollo y mantenimiento de estándares, políticas y procedimientos y el diseño procedimental/logico de la base de datos. El administrador consulta con los gerentes de mayor nivel y les aconseja para garantizar que la dirección seguida por el desarrollo de las bases de datos permita soportar los objetivos corporativos.También es responsable de:

• Materialización física• Implementación• Diseño físico• Control de la seguridad e integridad.• Fiabilidad• Rendimiento




Personas Diseñadores

Diseñadores Lógicos

•Identificar los datos (entidades y atributos)•Identificar las relaciones entre entidades.•Debe tener una comprensión profunda y completa de los datos de la organización.•Restricción de los datos según los usuarios.

Diseñadores Físicos

•Establecer la correspondencia entre el diseño lógico de la base de datos y un conjunto de tablas y restricciones de integridad.•Seleccionar estructuras de almacenamiento y métodos de acceso específicos para los datos con el fin de conseguir unas buenas prestaciones.•Diseñar las medidas de seguridad de los datos requieran

Esta encargado de hacer




Personas Desarrolladores de aplicaciones

•Una vez implementada la base de datos, es necesario implementar también los programas de aplicación que proporcionen la funcionalidad requeridas por los usuarios finales.•Normalmente trabajan a partir de una especificación producida por los analista de sistemas.•Generar los programas de extraer, insertar , borrar y actualizar datos. Estos pueden estar escritos en lenguaje de tercera o cuarta generación.




Personas Usuarios finales

Son los clientes de las bases de datos , que se diseña, implementa y mantiene para dar servicio a sus necesidades de información.Se clasifican en:

Usuarios InexpertosNormalmente no son conscientes de la existencia de un SGBD. Acceden a la base de datos con programas de aplicación realizados lo mas simple posible. Utilizan comando simples u opciones de menú. No necesita saber ningún detalle interno de la base de datos y del SGBD.

Usuarios ExpertosEstán familiarizados con la estructura de las bases de datos y con la funcionalidades ofrecidas por SGBD.Pueden utilizar un lenguaje de consulta de alto nivel como SQL.



Historia de los SGBD



Ventajas de los SGBD

Control de la redundancia de datos

Elimina la duplicación de datos

Coherencia de los Datos

Si un elemento se almacena una vez en la base de datos, las actualizaciones de su valor tiene que llevarse a cabo una sola vez.

Mas información a partir de la misma cantidad de datos

Al integrar los datos operacionales, la información puede deducir información adicional. Por ejemplo el cruce de información.




Compartición de los datos

Un numero mayor de usuarios puede compartir una mayor cantidad de de datos.

Mayor integridad de datos

Hace referencia a la validez y coherencia de los datos almacenados. Son restricciones o reglas de coherencia que no permite que la base de datos viole. Ejemplo no puede dar de alta a lo que compra un cliente si este no existe.

Mayor seguridad

Protección de datos frente a usuarios no autorizados.




Imposición de estándares

Estándares departamentales, de la organización, nacionales o internacionales. Formatos de datos establecidos . Ejemplo 54-011-4769-01234

Economía de escala

Al combinar todos los datos operacionales de una organización en una única base de datos y crear un conjunto de aplicaciones que funcionan con esta fuente centralizada de datos, pueden reducirse enormemente los costes.

Equilibrios entre los requisitos conflictivos.

Controla los conflictos que puedan generar las necesidades de los distintos usuarios al acceder a las bases de datos con la toma de decisiones acerca del diseño y la utilización operacional de las mismas.




Mejor accesibilidad de los datos y mayor capacidad de respuesta.

Debido a la integración de datos todos estos se encuentran concentrados en un solo lugar y da mayor velocidad a los pedidos.

Mayor productividad

Reduce costos en el desarrollo de aplicaciones.

Mantenimiento simplificado gracias a la independencia de los datos

Debido que no hay dependencia de datos entre la aplicación y las bases de datos es mas fácil el mantenimiento.




Mayor nivel de concurrencia

En algunos sistemas basados en archivos, si se permite a dos o mas usuarios acceder al mismo archivo simultáneamente, es posible que los accesos se interfieran entre si, provocando una perdida de información o la integridad de las mismas. Los SGBD se encargan de gestionar el acceso concurrente a las bases de datos.

Servicios mejorados de copias de seguridad y recuperación

Copias de seguridad programadas en horarios convenientes. En caso que se produzca un fallo el sistema recupera la información.



Desventajas de los SGBD

Complejidad

Software y análisis mas complejos.

Tamaño

La complejidad y el amplio rango de funcionalidades hacen que el SGBD se un software de gran complejidad, que ocupa muchos espacio en disco y requiere una gran cantidad de memoria para podes ejecutarse de manera eficiente.

Coste del SGBD

Los costes varían significativamente, dependiendo del entorno y de la funcionalidad proporcionada.



Desventajas de los SGBD

Coste del hardware adicional

Almacenamientos adicionales. Servidores de datos.

Costes de conversiónLos costes de conversión pueden ser muy grandes a la hora de migrar los datos.

Prestaciones Los sistemas basados en archivos respondían a una necesidad concreta. En cambio los SGBD responde a cuestiones mas generales lo que implica una mayor lentitud.

Mayor impacto de los fallos

La centralización de los recursos implementa la vulnerabilidad del sistema. Puede ser que una sola falla detenga a todos los usuarios.

CONTENIDOS UNIDAD 2

Unidad 2 El entorno de las bases de datosLa arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC

Nivel externoNivel conceptualNivel internoEsquemas, asignaciones e instanciasIndependencia de los datos

Lenguajes de bases de datosEl lenguaje de definición de datosEl lenguaje de manipulación de datosLenguajes de cuarta generación

Modelos de datos y modelado conceptual Modelos de datos basados en objetosModelos de datos basados en registrosModelos de datos fisicosModelo conceptual

Funciones de un SGBDComponentes de un SGBDArquitectura de un SGBD multiusuario

CONTENIDOS UNIDAD 2

Unidad 2 El entorno de las bases de datosTeleprocesamientoArquitectura de servidor de archivosArquitectura cliente – servidor tradicional en dos niveles.Arquitectura cliente servidor en tres nivelesMonitores de procesamiento de transacciones

UNIDAD 2 EL ENTORNO DE LAS BASES DE DATOS

La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC

1971 Se elaboro unas de las primeras propuestas de terminología Estándar y arquitectura general para las bases de datos.

El responsable

DBTG (Data Base Task Group //grupo de trabajo de bases de datos) nombrado por la conferencia CODASYL (conferencia sobre sistemas de datos y lenguajes.Percibió la necesidad de adoptar un enfoque en dos niveles:

1. una vista del sistema denominada ESQUEMA.

2. Una series de vistas de usuario denominada subesquema.



1975 El comité SPARC (comité de requisitos y planificación de estándares) de ANSI (Instituto nacional de estándares de América)

El responsable

Hay tres características importantes inherentes a los sistemas de bases de datos: la separación entre los programas de aplicación y los datos, el manejo de múltiples vistas por parte de los usuarios y el uso de un catálogo para almacenar el esquema de la base de datos.

NIVEL EXTERNO

NIVEL CONCEPTUAL

NIVEL INTERNO



Vista1 Vista2 Vista3NIVEL EXTERNO

Usuario1 Usuario2 Usuario3

Esquemaconceptual

Esquemaconceptual

NIVEL CONCEPTUAL

NIVEL INTERNO

Organización física de los datos

Base de datos



NIVEL EXTERNO

•Vista del mundo real representada en una forma que resulta familiar para dicho usuario.•Diferentes vistas pueden construir diferentes representaciones de los mismos datos.• Por ejemplo: un usuario puede utilizar la fecha con DD-MM-AA y otro puede usarla como MM-DD-AAAA.•Algunas vistas tambien pueden generar datos derivados (datos creados o calculados cada vez que se necesitan) estos no quedan almacenados.

Es la vista que los usuarios tienen de la base de datos. Este nivel describe la parte de la base de datos que es relevante para cada usuario.



NIVEL CONCEPTUAL

•Este nivel conceptual representa:• Todas las entidades, sus atributos y sus relaciones.• Las restricciones aplicadas a los datos.• La información semántica acerca de los datos• La información de seguridad e integridad.

•Este nivel no debe contener ningún detalle que sea dependiente del almacenamiento como por ejemplo el numero de bytes ocupados. Solo debe contener los tipos de datos de los atributos (por ejemplo entero, real)

Es la vista comunitaria de la base de datos. Este nivel describe que datos están almacenados en la base de datos y las relaciones existentes entre los mismos.



NIVEL INTERNO

•Este nivel se ocupa de conceptos tales como:• La asignación de espacio de almacenamiento para los datos e

índices.• Las descripciones de los registros para el almacenamiento

(almacenando los tamaños requeridos para elementos de datos).

• La ubicación de los registros• La compresión de datos y las técnicas de cifrado de datos.

•Por debajo de este nivel se encuentra el nivel físico que puede ser gestionado por el sistema operativo bajo la dirección del SGBD. Sin embargo las funciones del SGBD y del SO no tienen una separación perfectamente clara y varían de un sistema a otro.

Representación física de la base de datos en la computadora. Este nivel describe como están almacenados los datos en la base de datos.



sNo fname iname age salary sNo iname branchNo

sNo fname iname fnac salary branchNo

Vista Externa 1 Vista Externa 2

Nivel Conceptual

Struct STAFF {int staffNo;int branchNo;char fName [15];char Iname [15];struct date dateOfBirth;float salary;struct STAFF *next;

};Index staffNo; index branchNo;

Nivel Interno



A la descripción de las bases de datos se la denomina esquema de la base de datos

Los datos de la BD en cualquier instante concreto se denominan instancia de la base de datos

Intensión

Extensión


La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARCLa capacidad para modificar una definición de esquema en un nivel sin que afecte a una definición de esquema en el siguiente nivel más alto se llama Independencia de datos.

Independencia física de datos: Es la capacidad de modificar el esquema físico sin provocar que se vuelvan a escribir los programas de aplicación. Las modificaciones en el nivel físico son casionalmente necesarias para mejorar el funcionamiento.

Independencia lógica de datos: Capacidad de modificar el esquema conceptual sin provocar que se vuelvan a escribir los programas de aplicación. Las modificaciones en el nivel lógico son necesarias siempre que la estructura lógica de la base de datos se altere. Ex

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Independencia Lógica

Independencia Física


Lenguajes de base de datos

El lenguaje de definición de datos (DDL)Es un lenguaje que permite al Administrador de base de datos o al usuario describir y nombrar las entidades, atributos y relaciones requeridas por la aplicación, junto con cualquier restricción asociada de integridad y seguridad.

•No puede emplearse para manipular datos•Integra los metadatos•Se puede llamar catálogos de datos o diccionario de datos.


Lenguajes de base de datos

El lenguaje de manipulación de datos (DML)Un lenguaje que proporciona un conjunto de operadores para permitir las manipulaciones básicas de los datos contenidos en la base de datos.

•Inserción de nuevos datos•Modificación de datos ya almacenados•La extracción de datos contenidos en la base•El borrado de los datos.

Se pueden distinguir dos tipos

Lenguajes DML procedimentales

Permite al usuario decirle al sistema que datos necesita y cual es la forma exacta de extraerlos. Generalmente el programador introduce estas líneas en programas de alto nivel.

Lenguajes DML no procedimentales

Permite al usuario indicar que datos necesita en lugar de cómo hay que extraerlos. También se denominan lenguajes declarativos. Usan instrucciones sql.

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