UNIDAD 1 INTRODUCCION A LOS CONCEPTOS DE SISTEMAS DE BASE DE DATOS ING. EZEQUIEL SANTILLÁN A.BASE...

UNIDAD 1 INTRODUCCION A LOS CONCEPTOS DE SISTEMAS DE BASE DE DATOS

ING. EZEQUIEL SANTILLÁN A. BASE DE DATOS

EVALUACION 1, 2 y 3 PARCIAL FINALASISTENCIA 10 PROYECTO 70%PARTICIPACION 10 EXAMEN 30%EXAMEN TEÓRICO 50INVESTIGACIONES/PRÁCTICA 30

_______ ____100 100

Asignatura : BASE DE DATOS

CATEDRÁTICO: ING. EZEQUIEL SANTILLÁN ARELLANO

LIBRO: FUNDAMENTOS DE BASES DE DATOSQUINTA EDICIONSIBERSCHATZ, KOORTH, SUDARSHANEDITORIAL: MC-.GRAWHILL


CARACTERISTICAS DE LA BASE DE DATOS:

DESARROLLADO EN ACCESS 2007 O 2010BASE DE DATOS EQUIPO DE DOSPEDIR USUARIO Y PASSWORDTABLAS, CONSULTAS, FORMULARIOS, REPORTES, MACROS Y MENU

•FERRETERA 5. AGENCIA DE VIAJES•FARMACIA 6. VIDEO CLUB•MUEBLERIA 7. BIBLIOTECA•AGENCIA DE AUTOS 8. PUNTO DE VENTA



Introducción a los conceptos de bases de datos1.1 Definición de Base de Datos

Dato: Conjunto de caracteres con algún significado, pueden ser numéricos, alfabéticos, o alfanuméricos.

Información: Es un conjunto ordenado de datos los cuales son manejados según la necesidad del usuario, para que un conjunto de datos pueda ser procesado eficientemente y pueda dar lugar a información, primero se debe guardar lógicamente en archivos.



Conceptos básicos de archivos computacionales.

Campo: Es la unidad más pequeña a la cual uno puede referirse en un programa. Desde el punto de vista del programador representa una característica de un individuo u objeto.

Registro: Colección de campos de iguales o de diferentes tipos.

Archivo: Colección de registros almacenados siguiendo una estructura homogénea.



Base de datos:

Es una colección de archivos interrelacionados, son creados con un DBMS. El contenido de una base de datos engloba a la información concerniente(almacenadas en archivos) de una organización, de tal manera que los datos estén disponibles para los usuarios, una finalidad de la base de datos es eliminar la redundancia o al menos minimizarla. Los tres componentes principales de un sistema de base de datos son el hardware, el software DBMS y los datos a manejar, así como el personal encargado del manejo del sistema.




Sistema Manejador de Base de Datos. (DBMS)

Un DBMS es una colección de numerosas rutinas de software interrelacionadas, cada una de las cuales es responsable de una tarea específica.

El objetivo primordial de un sistema manejador base de datos es proporcionar un contorno que sea a la vez conveniente y eficiente para ser utilizado al extraer, almacenar y manipular información de la base de datos. Todas las peticiones de acceso a la base, se manejan centralizadamente por medio del DBMS, por lo que este paquete funciona como interface entre los usuarios y la base de datos.




Esquema de base de datos:

Es la estructura por la que esta formada la base de datos, se especifica por medio de un conjunto de definiciones que se expresa mediante un lenguaje especial llamado lenguaje de definición de datos. (DDL)




Administrador de base de datos (DBA):

Es la persona o equipo de personas profesionales responsables del control y manejo del sistema de base de datos, generalmente tiene(n) experiencia en DBMS, diseño de bases de datos, Sistemas operativos, comunicación de datos, hardware y programación.




Los sistemas de base de datos se diseñan para manejar grandes cantidades de información, la manipulación de los datos involucra tanto la definición de estructuras para el almacenamiento de la información como la provisión de mecanismos para la manipulación de la información, además un sistema de base de datos debe de tener implementados mecanismos de seguridad que garanticen la integridad de la información, a pesar de caídas del sistema o intentos de accesos no autorizados.

Un objetivo principal de un sistema de base de datos es proporcionar a los usuarios finales una visión abstracta de los datos, esto se logra escondiendo ciertos detalles de como se almacenan y mantienen los datos.



1.2 Objetivos de los sistemas de bases de datos.

Puesto que los archivos que mantienen almacenada la información son creados por diferentes tipos de programas de aplicación existe la posibilidad de que si no se controla detalladamente el almacenamiento, se pueda originar un duplicado de información, es decir que la misma información sea más de una vez en un dispositivo de almacenamiento. Esto aumenta los costos de almacenamiento y acceso a los datos, además de que puede originar la inconsistencia de los datos - es decir diversas copias de un mismo dato no concuerdan entre si -, por ejemplo: que se actualiza la dirección de un cliente en un archivo y que en otros archivos permanezca la anterior.

Los objetivos principales de un sistema de base de datos es disminuir los siguientes aspectos:

Redundancia e Inconsistencia de los Datos



Un sistema de base de datos debe contemplar un entorno de datos que le facilite al usuario el manejo de los mismos. Supóngase un banco, y que uno de los gerentes necesita averiguar los nombres de todos los clientes que viven dentro del código postal 78733 de la ciudad. El gerente pide al departamento de procesamiento de datos que genere la lista correspondiente. Puesto que esta situación no fue prevista en el diseño del sistema, no existe ninguna aplicación de consulta que permita este tipo de solicitud, esto ocasiona una deficiencia del sistema.

Objetivos de los sistemas de bases de datos.

Dificultad para tener acceso a los datos.




Puesto que los datos están repartidos en varios archivos, y estos no pueden tener diferentes formatos, es difícil escribir nuevos programas de aplicación para obtener los datos apropiados.

Aislamiento de los datos.




Para mejorar el funcionamiento global del sistema y obtener un tiempo de respuesta más rápido, muchos sistemas permiten que múltiples usuarios actualicen los datos simultáneamente. En un entorno así la interacción de actualizaciones concurrentes puede dar por resultado datos inconsistentes. Para prevenir esta posibilidad debe mantenerse alguna forma de supervisión en el sistema.

Anomalías del acceso concurrente.




La información de toda empresa es importante, aunque unos datos lo son más que otros, por tal motivo se debe considerar el control de acceso a los mismos, no todos los usuarios pueden visualizar alguna información, por tal motivo para que un sistema de base de datos sea confiable debe mantener un grado de seguridad que garantice la autentificación y protección de los datos. En un banco por ejemplo, el personal de nóminas sólo necesita ver la parte de la base de datos que tiene información acerca de los distintos empleados del banco y no a otro tipo de información.

Problemas de Seguridad.




Los valores de datos almacenados en la base de datos deben satisfacer cierto tipo de restricciones de consistencia. Estas restricciones se hacen cumplir en el sistema añadiendo códigos apropiados en los diversos programas de aplicación.

Problemas de Integridad.



1.3 Abstracción de la información.

Una base de datos es en esencia una colección de archivos relacionados entre sí, de la cual los usuarios pueden extraer información sin considerar las fronteras de los archivos.

Un objetivo importante de un sistema de base de datos es proporcionar a los usuarios una visión abstracta de los datos, es decir, el sistema esconde ciertos detalles de cómo se almacenan y mantienen los datos. Sin embargo para que el sistema sea manejable, los datos se deben extraer eficientemente.

Existen diferentes niveles de abstracción para simplificar la interacción de los usuarios con el sistema; Interno, conceptual y externo, específicamente el de almacenamiento físico, el del usuario y el del programador.



Nivel físico.

Es la representación del nivel más bajo de abstracción, en éste se describe en detalle la forma en como de almacenan los datos en los dispositivos de almacenamiento(por ejemplo, mediante señaladores o índices para el acceso aleatorio a los datos).

1.3 Abstracción de la información.



Abstracción de la información.

Nivel conceptual.

El siguiente nivel más alto de abstracción, describe que datos son almacenados realmente en la base de datos y las relaciones que existen entre los mismos, describe la base de datos completa en términos de su estructura de diseño. El nivel conceptual de abstracción lo usan los administradores de bases de datos, quienes deben decidir qué información se va a guardar en la base de datos.




Nivel conceptual.

Definición de los datos: Se describen el tipo de datos y la longitud de campo todos los elementos direccionables en la base. Los elementos por definir incluyen artículos elementales (atributos), totales de datos y registros conceptuales (entidades).

Relaciones entre datos: Se definen las relaciones entre datos para enlazar tipos de registros relacionados para el procesamiento de archivos múltiples. En el nivel conceptual la base de datos aparece como una colección de registros lógicos, sin descriptores de almacenamiento. En realidad los archivos conceptuales no existen físicamente. La transformación de registros conceptuales a registros físicos para el almacenamiento se lleva a cabo por el sistema y es transparente al usuario.

Consta de las siguientes definiciones:



Nivel de visión.

Nivel más alto de abstracción, es lo que el usuario final puede visualizar del sistema terminado, describe sólo una parte de la base de datos al usuario acreditado para verla. El sistema puede proporcionar muchas visiones para la misma base de datos.



La interrelación entre estos tres niveles de abstracción se ilustra en la siguiente figura.



1.4 Modelos de datos.

modelo:

Es una representación de la realidad que contiene las características generales de algo que se va a realizar. En base de datos, esta representación la elaboramos de forma gráfica.



¿Qué es modelo de datos?

Es una colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones que existen entre ellos, semántica asociada a los datos y restricciones de consistencia.

Los modelos de datos se dividen en cuatro grupos:

Modelo relacional. Modelo entidad - relacional. Modelo de datos orientado a objetos Modelo de datos semiestructurados



Modelo Relacional.

Usa una colección de tablas para representar tanto los datos como sus relaciones. Cada tabla tiene varias columnas, y cada columna tiene un nombre único. El modelo relacional es un ejemplo de un modelo basado en registros. Los modelos basados en registros se denominan así porque la base de datos se estructura en registros de formato fijo de varios tipo. Cada tabla contiene registros de un tipo dado. Cada tipo de registro define un numero fijo de campos, o atributos. Las columnas de la tabla se corresponden con los atributos del tipo de registro. El modelo de datos relacional es el modelo de datos mas ampliamente usado, y una gran mayoría de sistemas de bases de datos actuales se basan en el modelo relacional.



El modelo entidad-relación. El modelo de datos entidad-relación (E-R) se basa en una percepción del mundo real que consiste en una colección de objetos básicos, denominados entidades y de las relaciones entre ellos. Una entidad es una «cosa» u «objeto» del mundo real que es distinguible de otros objetos. El modelo entidad-relación se usa mucho en el diseño de bases de datos.

Modelo de datos orientado a objetos. El modelo de datos orientado a objetos es otro modelo de datos que esta recibiendo una atención creciente. El modelo orientado a objetos se puede considerar como una extensión del modelo E-R con los conceptos de la encapsulación, los métodos (funciones) y la identidad de los objetos.



Modelo de datos semiestructurados. El modelo de datos semiestructurado permite la especificación de datos donde los elementos de datos individuales del mismo tipo pueden tener diferentes conjuntos de atributos. Esto lo diferencia de los modelos de datos mencionados anteriormente, en los que cada elemento de datos de un tipo particular debe tener el mismo conjunto de atributos.

El lenguaje de marcas extendible ( XML, eXtensible Markup Language ) se emplea mucho para representar datos semiestructurados.


Lenguaje de definición de datos

Un esquema de base de datos se especifica mediante un conjunto de definiciones expresadas mediante un lenguaje especial llamado lenguaje de definición de datos (LDD).

Por ejemplo, la siguiente instrucción en el lenguaje SQL define la tabla cuenta:

create table cuenta(número-cuenta char(10),saldo integer)

CONTINUA SABADO 15


La ejecución de la instrucción LDD anterior crea la tabla cuenta. Además, actualiza un conjunto especial de tablas denominado diccionario de datos o directorio de datos.

Un diccionario de datos contiene metadatos, es decir, datos acerca de los datos. El esquema de una tabla es un ejemplo de metadatos. Un sistema de base de datos consulta el diccionario de datos antes de leer o modificar los datos reales


Lenguaje de manipulación de datos

La manipulación de datos es:

• La recuperación de información almacenada en la base de datos.• La inserción de información nueva en la base de datos.• El borrado de información de la base de datos.• La modificación de información almacenada en la base de datos.


Un lenguaje de manipulación de datos (LMD) es un lenguaje que permite a los usuarios acceder o manipular los datos organizados mediante el modelo de datos apropiado. Hay dos tipos básicamente:

• LMDs procedimentales. Requieren que el usuario especifique qué datos se necesitan y cómo obtener esos datos.

• LMDs declarativos (también conocidos como LMDs no procedimentales). Requieren que el usuario especifique qué datos se necesitan sin especificar cómo obtener esos datos.


USUARIOS Y ADMINISTRADORES DE LA BASE DE DATOS

Un objetivo principal de un sistema de bases de datos es recuperar información y almacenar nueva información en la base de datos. Las personas que trabajan con una base de datos se pueden catalogar como usuarios de bases de datos o como administradores de bases de datos.


Hay cuatro tipos diferentes de usuarios de un sistema de base de datos, diferenciados por la forma en que ellos esperan interactuar con el sistema. Se han diseñado diferentes tipo de interfaces de usuario para diferentes tipos de usuarios.

Usuarios de bases de datos e interfaces de usuario


Son usuarios no sofisticados que interactúan con el sistema mediante la invocación de alguno de los programas de aplicación permanentes que se ha escrito previamente.

Por ejemplo, un cajero bancario que necesita transferir 50 € de la cuenta A a la cuenta B invoca un programa llamado transferir. Este programa pide al cajero el importe de dinero a transferir, la cuenta de la que el dinero va a ser transferido y la cuenta a la que el dinero va a ser transferido.

Como otro ejemplo, considérese un usuario que desee encontrar su saldo de cuenta en World Wide Web.

Usuarios normales.


Tal usuario podría acceder a un formulario en el que introduce su número de cuenta. Un programa de aplicación en el servidor Web recupera entonces el saldo de la cuenta, usando el número de cuenta proporcionado, y pasa la información al usuario.

La interfaz de usuario normal para los usuarios normales es una interfaz de formularios, donde el usuario puede rellenar los campos apropiados del formulario. Los usuarios normales pueden también simplemente leer informes generados de la base de datos


Son profesionales informáticos que escriben programas de aplicación. Los programadores de aplicaciones pueden elegir entre muchas herramientas para desarrollar interfaces de usuario.

Las herramientas de desarrollo rápido de aplicaciones (DRA) son herramientas que permiten al programador de aplicaciones construir formularios e informes sin escribir un programa.

• Programadores de aplicaciones.


Hay también tipos especiales de lenguajes de programación que combinan estructuras de control imperativo (por ejemplo, para bucles for, bucles while e instrucciones if-then-else) con instrucciones del lenguaje de manipulación de datos. Estos lenguajes, llamados a veces lenguajes de cuarta generación, a menudo incluyen características especiales para facilitar la generación de formularios y la presentación de datos en pantalla. La mayoría de los sistemas de bases de datos comerciales incluyen un lenguaje de cuarta generación.


Interactúan con el sistema sin programas escritos. En su lugar, ellos forman sus consultas en un lenguaje de consulta de bases de datos.

Cada una de estas consultas se envía al procesador de consultas, cuya función es transformar instrucciones LMD a instrucciones que el gestor de almacenamiento entienda.

Los analistas que envían las consultas para explorar los datos en la base de datos entran en esta categoría. Las herramientas de procesamiento analítico en línea (OLAP, Online Analytical Processing) simplifican la labor de los analistas permitiéndoles ver resúmenes de datos de formas diferentes.

• Los usuarios sofisticados


Por ejemplo, un analista puede ver las ventas totales por región (por ejemplo, norte, sur, este y oeste), o por producto, o por una combinación de la región y del producto (es decir, las ventas totales de cada producto en cada región).

Las herramientas también permiten al analista seleccionar regiones específicas, examinar los datos con más detalle (por ejemplo, ventas por ciudad dentro de una región) o examinar los datos con menos detalle (por ejemplo, agrupando productos por categoría). Otra clase de herramientas para los analistas son las herramientas de recopilación de datos, que les ayudan a encontrar ciertas clases de patrones de datos.


Son usuarios sofisticados que escriben aplicaciones de bases de datos especializadas que no son adecuadas en el marco de procesamiento de datos tradicional.

Entre estas aplicaciones están los sistemas de diseño asistido por computador, sistemas de bases de conocimientos y sistemas expertos, sistemas que almacenan los datos con tipos de datos complejos (por ejemplo, datos gráficos y datos de audio) y sistemas de modelado del entorno.

• Usuarios especializados.


Una de las principales razones de usar SGBDs es tener un control centralizado tanto de los datos como de los programas que acceden a esos datos.

La persona que tiene este control central sobre el sistema se llama administrador de la base de datos (ABD).

Administrador de la base de datos


• Definición del esquema. El ABD crea el esquema original de la base de datos escribiendo un conjunto de instrucciones de definición de datos en elLDD.

• Definición de la estructura y del método de acceso.

Las funciones del ABD incluyen las siguientes:


• Modificación del esquema y de la organización física. Los ABD realizan cambios en el esquema y en la organización física para reflejar las necesidades cambiantes de la organización, o para alterar la organización física para mejorar el rendimiento.


• Concesión de autorización para el acceso a los datos. La concesión de diferentes tipos de autorización permite al administrador de la base de datos determinar a qué partes de la base de datos puede acceder cada usuario. La información de autorización se mantiene en una estructura del sistema especial que el sistema de base de datos consulta cuando se intenta el acceso a los datos en el sistema.


• Mantenimiento rutinario.

Algunos ejemplos de actividades rutinarias de mantenimiento del administrado de la base de datos son:

— Copia de seguridad periódica de la base de datos, bien sobre cinta o sobre servidores remotos, para prevenir la pérdida de datos en caso de desastres como inundaciones.


— Asegurarse de que haya suficiente espacio libre en disco para las operaciones normales y aumentar el espacio en disco según sea necesario.

— Supervisión de los trabajos que se ejecuten en la base de datos y asegurarse de que el rendimiento no se degrada por tareas muy costosas iniciadas por algunos usuarios.


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