BASE DE DATOSBASE DE DATOS

UNIDAD IUNIDAD I

Conceptos Fundamentales Conceptos Fundamentales de Base de Datos de Base de Datos

DatoDato Unidad o cantidad mínima de información no

elaborada, sin sentido en sí misma, pero que convenientemente tratada se puede utilizar en la realización de cálculos o toma de decisiones.

No es susceptible de interpretación individual. Materia prima de los procesos de generación

de información. Puede significar un número, una letra, un

signo ortográfico o cualquier símbolo que represente una cantidad, una medida, una palabra o una descripción.

Conceptos Fundamentales Conceptos Fundamentales de Base de Datos de Base de Datos

Infomación Descripción subjetiva de un hecho o

acontecimiento. Conjunto organizado de datos o resultado de su procesamiento, que constituye un mensaje sobre un determinado ente o fenómeno. Todo aquello que permite adquirir cualquier tipo de conocimiento.

No tiene valor absoluto en sí mismo, es relativo, depende de quién lo usa.

Sirve para reducir el grado de incertidumbre sobre algo.

Atributos de la Atributos de la InformaciónInformación

Forma: La estructura de la información. Cuantitativa (medición) o Cualitativa (describir una situación o hecho de ciertas características no medibles).

Frecuencia: medida de cuán a menudo se requiere, se recaba o se produce.

Extensión: El alcance de la información define su campo de acción. Alguna información puede cubrir una amplia área de interés, otra puede tener una esfera de acción muy reducida. El uso determina el alcance necesario.

Origen: La información se puede originar desde fuentes en la organización o fuera de ella.

Temporalidad. La información puede estar orientada hacia el pasado, hacia los sucesos actuales o hacia las actividades y sucesos futuros.

Exactitud: estar sin error y reflejar la realidad. Precisión: tamaño o longitud limitado. Oportunidad: estar a tiempo para las personas que la requieren. Disponibilidad: ser accesible. Relevancia: destacar lo esencial, descartar lo superfluo. Completa: posibilidad de ampliar, de completar o de poder hacer

trazabilidad o seguimiento.

Conceptos Fundamentales Conceptos Fundamentales de Base de Datos de Base de Datos

Conocimiento Conjunto de datos sobre hechos,

verdades o de información ganada a través de la experiencia o del aprendizaje (a posteriori), o a través de introspección (a priori). El conocimiento es una apreciación de la posesión de múltiples datos interrelacionados que por si solos poseen menor valor cualitativo .

Sistema Un sistema es un conjunto de

elementos organizados que interactúan entre sí y con su ambiente, para lograr objetivos comunes. Sin componentes el sistema no existe como tal

Sistema de Información

Conjunto interrelacionado de procesos, funciones y procedimientos encaminados a la captación, desarrollo, recuperación, almacenamiento, etc. de información necesarios para regular el funcionamiento de una empresa y encaminarla al logro de sus objetivos.

Componentes: Datos. Información. Organización. Métodos. Procedimientos. Comunicaciones. Hardware. Software.

Evolución de los sistemas e Evolución de los sistemas e informacióninformación

Evolución en la Evolución en la Administración de Datos Administración de Datos

Las computadoras son dispositivos excelentes para llevar a cabo el almacenamiento y recuperación de datos debido a su velocidad y capacidad de almacenamiento. Las tareas de la administración de datos se realizan en forma más eficiente con una computadora. La computadora se utilizará para recuperar en forma eficiente los datos en un formato deseado por los usuarios.

Dos enfoques para la administración computarizada de datos son los ambientes tradicionales de procesamiento de archivos y los ambientes de administración de datos, los que son explicados a continuación

Ambientes tradicionales de Ambientes tradicionales de Procesamiento de Archivos Procesamiento de Archivos

Los sistemas están orientados al proceso. Los datos fluyen de un programa a otro. Los archivos de datos se crean para satisfacer necesidades

específicas de procesamiento. Cada programa que se desarrolle contendrá los datos

necesarios para cubrir sólo las necesidades de un departamento en particular o un grupo de usuarios.

Las causas principales de este enfoque es el uso de computadores mono-usuarios, capacidad de memoria limitada en disco y una visión parcial, limitada o preliminar de las soluciones.

Se tienen problemas de redundancia de datos, dificultad de acceso, dependencia de la estructura de almacenamiento, problemas de integridad de datos y aislamiento de datos (islas de poder).

Ejemplos de este tipo de ambiente es el uso de lenguaje de programación como el COBOL y el RPG.

Ambientes de Ambientes de Administración de Base Administración de Base

de Datosde Datos El enfoque está en los datos y no en los procedimientos

utilizados para el procesamiento de los mismos. El objetivo era reducir el tiempo de ingreso de los datos,

minimizar errores de trascripción de datos e intentos de compartir datos.

La base de datos se crea en forma separada de los programas que acceden a los datos.

Los datos se consideran como un recurso compartido e independiente de las aplicaciones que las utilicen.

Requiere el uso de un sistema de administración de base de datos (SGBD).

Los efectos del uso de este enfoque es la mejora de la calidad de los datos, solución a problemas de múltiples usuarios y los datos se caracterizan por ser finitos, mientras que las aplicaciones son infinitas.

Ejemplos de este tipo de ambientes son los gestores de base de datos Microsoft Access, Microsoft SQL Server, y ORACLE.

Base de DatosBase de Datos Una base de datos es una colección de

datos interrelacionados almacenados en conjunto sin redundancias perjudiciales e innecesarias; su finalidad es la de servir a una o más aplicaciones de la mejor manera posible. Los datos se almacenan de modo que resultan independientes de los programas que los usan; se emplean métodos bien determinados para incluir datos nuevos y para modificar o extraer los datos almacenados

Abstracción de datosAbstracción de datos Un objetivo importante de un SGBD es proporcionar a los usuarios una Un objetivo importante de un SGBD es proporcionar a los usuarios una

visión abstracta de los datos, es decir, el sistema esconde ciertos detalles visión abstracta de los datos, es decir, el sistema esconde ciertos detalles de cómo se almacenan y mantienen los datos.de cómo se almacenan y mantienen los datos.

A los usuarios se les esconde la complejidad que puede tener un SGBD a A los usuarios se les esconde la complejidad que puede tener un SGBD a través de diversos niveles de abstracción para simplificar su interacción través de diversos niveles de abstracción para simplificar su interacción con el sistema.con el sistema.

Nivel físico o esquema físicoNivel físico o esquema físico Tiene que ver con la forma de cómo se almacenan realmente los datos en Tiene que ver con la forma de cómo se almacenan realmente los datos en

los dispositivos de almacenamiento. Describen en detalle las estructuras de los dispositivos de almacenamiento. Describen en detalle las estructuras de datos complejas de bajo nivel, así como los caminos o métodos de acceso.datos complejas de bajo nivel, así como los caminos o métodos de acceso.

Nivel conceptual o esquema lógicoNivel conceptual o esquema lógico Tiene que ver con qué datos son realmente almacenados en la base de Tiene que ver con qué datos son realmente almacenados en la base de

datos y las relaciones que existen entre ellos, ocultando los detalles de las datos y las relaciones que existen entre ellos, ocultando los detalles de las estructuras físicas de almacenamiento. En este nivel se describe la base de estructuras físicas de almacenamiento. En este nivel se describe la base de datos completa en términos de entidades, tipos de datos, vínculos, datos completa en términos de entidades, tipos de datos, vínculos, operaciones de los usuarios y restricciones. operaciones de los usuarios y restricciones.

Nivel de visión o subesquemaNivel de visión o subesquema Describe parte de la base de datos que interesa a un grupo de usuarios Describe parte de la base de datos que interesa a un grupo de usuarios

determinados, ocultando el resto de la base de datos. Se pueden tener determinados, ocultando el resto de la base de datos. Se pueden tener muchas visiones de la misma base de datos.muchas visiones de la misma base de datos.

Lenguajes de Base de Lenguajes de Base de DatosDatos

Todo SGBD tiene diversos lenguajes para las diferentes Todo SGBD tiene diversos lenguajes para las diferentes funciones de base de datos, existiendo principalmente los funciones de base de datos, existiendo principalmente los siguientes tres tipos de lenguajessiguientes tres tipos de lenguajes

A. Lenguaje de Definición de Datos (DDL, A. Lenguaje de Definición de Datos (DDL, Data Definition Data Definition LanguageLanguage))

Conjunto de sentencias que permiten expresar el conjunto Conjunto de sentencias que permiten expresar el conjunto de definiciones que especifica un esquema de base de de definiciones que especifica un esquema de base de datos.datos.

La compilación genera un conjunto de tablas las que se La compilación genera un conjunto de tablas las que se almacenan en un componente del SGBD llamado almacenan en un componente del SGBD llamado catálogo catálogo del sistemadel sistema o o diccionario de datosdiccionario de datos..

El catálogo del sistema contiene “metadatos”, es decir El catálogo del sistema contiene “metadatos”, es decir contienen datos que describen la estructura de la base de contienen datos que describen la estructura de la base de datos.datos.

Este catálogo del sistema, se consulta antes de leer o Este catálogo del sistema, se consulta antes de leer o modificar los datos reales almacenados en la base de datos. modificar los datos reales almacenados en la base de datos.

B. Lenguaje de Manipulación de Datos (DML)B. Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) Es el lenguaje de base de datos que recupera, inserta, Es el lenguaje de base de datos que recupera, inserta,

elimina o modifica datos almacenados en la base de elimina o modifica datos almacenados en la base de datos. Dentro de este tipo de lenguaje se encuentran datos. Dentro de este tipo de lenguaje se encuentran los lenguajes de consulta, los cuales pueden ser de dos los lenguajes de consulta, los cuales pueden ser de dos tipos:tipos:

Lenguaje de Consulta ProcedimentalesLenguaje de Consulta Procedimentales Este tipo de lenguaje requiere que se especifiquen Este tipo de lenguaje requiere que se especifiquen quéqué datos datos

se necesitan y se necesitan y cómocómo obtenerlos. Esto significa que se debe obtenerlos. Esto significa que se debe conocer, además de los datos a consultar, la forma cómo es conocer, además de los datos a consultar, la forma cómo es que se van a obtener dichos datos, lo que implica una mayor que se van a obtener dichos datos, lo que implica una mayor dificultad al hacer consultas con este tipo de lenguaje.dificultad al hacer consultas con este tipo de lenguaje.

Lenguaje de Consulta No ProcedimentalesLenguaje de Consulta No Procedimentales Este tipo de lenguaje requiere que el usuario especifique Este tipo de lenguaje requiere que el usuario especifique quéqué

datos se necesitan sin especificar cómo obtenerlos. Son más datos se necesitan sin especificar cómo obtenerlos. Son más sencillos de aprender a usar. Pueden generar código que no sencillos de aprender a usar. Pueden generar código que no se tan eficiente, lo que implica la necesidad de técnicas de se tan eficiente, lo que implica la necesidad de técnicas de optimización. optimización.

C.C. Lenguaje de Control de Datos (DCL)Lenguaje de Control de Datos (DCL) Es el lenguaje de base de datos que Es el lenguaje de base de datos que

está orientado a establecer está orientado a establecer restricciones de acceso de los usuarios restricciones de acceso de los usuarios a los diferentes objetos de base de a los diferentes objetos de base de datos.datos.

A través de este lenguaje se pueden A través de este lenguaje se pueden otorgar y quitar permisos, y restringir otorgar y quitar permisos, y restringir accesos a los datos accesos a los datos

Actores en escenarios de Actores en escenarios de bases de datosbases de datos

Administración de bases de datosAdministración de bases de datos La función de administración de base de datos es el rol que se La función de administración de base de datos es el rol que se

encarga de centralizar el control de los datos y de los encarga de centralizar el control de los datos y de los programas de aplicación que acceden a dichos datos. programas de aplicación que acceden a dichos datos.

Dependiendo de la complejidad de las base de datos y de la Dependiendo de la complejidad de las base de datos y de la organización donde funcione, será necesario una persona o un organización donde funcione, será necesario una persona o un grupo de personas que cumplan la función de Administrador grupo de personas que cumplan la función de Administrador de Base de Datos (DBA, de Base de Datos (DBA, DataBase AdministratorDataBase Administrator), el cual debe ), el cual debe de cumplir principalmente las siguientes funciones:de cumplir principalmente las siguientes funciones: Adquirir los recursos de hardware y software necesarios para Adquirir los recursos de hardware y software necesarios para

soportar los servicios de información.soportar los servicios de información. Instalar y configurar el SGBD en los diversos servidores de base Instalar y configurar el SGBD en los diversos servidores de base

de datos.de datos. Autorizar el acceso a las bases de datos, coordinar y supervigilar Autorizar el acceso a las bases de datos, coordinar y supervigilar

su empleo.su empleo. Rastrear y evaluar el rendimiento del SGBD.Rastrear y evaluar el rendimiento del SGBD. Definir y administrar los procedimientos de respaldo y Definir y administrar los procedimientos de respaldo y

recuperación de los datosrecuperación de los datos.

Diseñadores de bases de datosDiseñadores de bases de datos Tienen la responsabilidad de comunicarse con todos los futuros Tienen la responsabilidad de comunicarse con todos los futuros

usuarios de la base de datos a fin de comprender sus necesidades, usuarios de la base de datos a fin de comprender sus necesidades, y de presentar un diseño que satisfaga estos requerimientos. En y de presentar un diseño que satisfaga estos requerimientos. En muchos casos, los diseñadores forman parte del personal del DBA muchos casos, los diseñadores forman parte del personal del DBA y tal vez asuman otras responsabilidades terminado el diseño de la y tal vez asuman otras responsabilidades terminado el diseño de la base de datos. Casi siempre los diseñadores interactúan con cada base de datos. Casi siempre los diseñadores interactúan con cada uno de los grupos de usuarios potenciales y desarrollan una “vista” uno de los grupos de usuarios potenciales y desarrollan una “vista” de la base de datos que satisfaga los requerimientos de datos y de de la base de datos que satisfaga los requerimientos de datos y de procesamiento de dicho grupo. Después se analizan las vistas y se procesamiento de dicho grupo. Después se analizan las vistas y se integran con la de otros grupos se usuarios. El diseño final debe integran con la de otros grupos se usuarios. El diseño final debe ser capaz de satisfacer las necesidades de todos estos grupos. En ser capaz de satisfacer las necesidades de todos estos grupos. En resumen, un diseñador de base de datos debe cumplir con las resumen, un diseñador de base de datos debe cumplir con las siguientes funciones:siguientes funciones: Definir del esquema lógico de base de datos.Definir del esquema lógico de base de datos. Definir de estructuras de almacenamiento y de los métodos de acceso.Definir de estructuras de almacenamiento y de los métodos de acceso. Especificar de las restricciones de integridad de datos.Especificar de las restricciones de integridad de datos. Modificar y mantener el esquema lógico y de la organización física.Modificar y mantener el esquema lógico y de la organización física. Definir, administrar y controlar el catalogo del sistema o diccionario de Definir, administrar y controlar el catalogo del sistema o diccionario de

datos. datos.

Usuarios de bases de Usuarios de bases de datosdatos

1.1. Usuarios sofisticados o esporádicosUsuarios sofisticados o esporádicosTienen acceso a la base de datos con poca Tienen acceso a la base de datos con poca frecuencia. Interactúan con el sistema sin escribir frecuencia. Interactúan con el sistema sin escribir programas, generalmente usan un lenguaje de programas, generalmente usan un lenguaje de consulta, tales como SQL. Suelen ser gerentes de consulta, tales como SQL. Suelen ser gerentes de nivel medio o alto u otras personas que examinan de nivel medio o alto u otras personas que examinan de modo superficial y ocasional la base de datos.modo superficial y ocasional la base de datos.

2.2. Usuarios finales simples o paramétricosUsuarios finales simples o paramétricosConstituyen una porción apreciable de la totalidad Constituyen una porción apreciable de la totalidad de los usuarios finales. La función principal de su de los usuarios finales. La función principal de su trabajo gira en torno a consultas y actualizaciones trabajo gira en torno a consultas y actualizaciones constantes de la base de datos, utilizando tipos constantes de la base de datos, utilizando tipos estándar de operaciones (denominadas estándar de operaciones (denominadas transaccionestransacciones) programadas cuidadosamente. ) programadas cuidadosamente. Interactúan invocando un programa de aplicación Interactúan invocando un programa de aplicación que sido desarrollada por los programadores.que sido desarrollada por los programadores.

3.3. Usuarios finales avanzadosUsuarios finales avanzadosIngenieros, científicos, analistas de Ingenieros, científicos, analistas de negocios y otros, que conocen a cabalidad negocios y otros, que conocen a cabalidad los recursos del SGBD para satisfacer sus los recursos del SGBD para satisfacer sus complejos requerimientos.complejos requerimientos.

4.4. Usuarios finales autónomosUsuarios finales autónomosEmplean bases de datos personalizadas Emplean bases de datos personalizadas gracias a paquetes de programas gracias a paquetes de programas comerciales que cuentan con interfaces de comerciales que cuentan con interfaces de fácil uso, basadas en menús o gráficos. Un fácil uso, basadas en menús o gráficos. Un ejemplo es el usuario de un paquete fiscal ejemplo es el usuario de un paquete fiscal que almacena diversos datos financieros que almacena diversos datos financieros personales para fines fiscalespersonales para fines fiscales

Sistemas de Administración Sistemas de Administración de Base de Datos (SGBD)de Base de Datos (SGBD)

Un Sistema de Administración de Base de Datos es un Un Sistema de Administración de Base de Datos es un conjunto de archivos interrelacionados y programas conjunto de archivos interrelacionados y programas especializados, diseñados para proveer un ambiente especializados, diseñados para proveer un ambiente que sea conveniente y eficiente para la descripción, que sea conveniente y eficiente para la descripción, protección, almacenamiento y acceso a la base de protección, almacenamiento y acceso a la base de datos. Lo que se pretende de un sistema de base de datos. Lo que se pretende de un sistema de base de datos es proporcionar a los usuarios una visión datos es proporcionar a los usuarios una visión abstracta de los datos. El sistema esconde los detalles abstracta de los datos. El sistema esconde los detalles internos (cómo se almacenan y mantienen los datos).internos (cómo se almacenan y mantienen los datos). Esta definición tiene los siguientes alcances:Esta definición tiene los siguientes alcances: Manejar altos volúmenes de información.Manejar altos volúmenes de información. Definición de estructuras para almacenamiento de Definición de estructuras para almacenamiento de

información.información. Proveer mecanismos para la manipulación de información.Proveer mecanismos para la manipulación de información. Proveer seguridad para los datos almacenados, en caso de Proveer seguridad para los datos almacenados, en caso de

fallas o accesos no autorizados.fallas o accesos no autorizados. Mantener la integridad de resultados para diversos usuarios.Mantener la integridad de resultados para diversos usuarios.

FuncionesFunciones

Las funciones que deben de cumplir todo SGBD, son las Las funciones que deben de cumplir todo SGBD, son las siguientes:siguientes:

Definir todos los datos y las relaciones entre ellos en Definir todos los datos y las relaciones entre ellos en forma separada a las aplicaciones que accedan a los forma separada a las aplicaciones que accedan a los datos.datos.

Proporcionar un método para dar de alta, baja y Proporcionar un método para dar de alta, baja y modificar los datos que están en la base de datos.modificar los datos que están en la base de datos.

Proteger el recurso de los datos de manera que sea Proteger el recurso de los datos de manera que sea seguro, confiable, consistente y correcto.seguro, confiable, consistente y correcto.

Permitir que múltiples usuarios de la base de datos Permitir que múltiples usuarios de la base de datos comparta los datos.comparta los datos.

Permitir la recuperación de datos mediante un Permitir la recuperación de datos mediante un lenguaje entendible a los usuarios del sistema.lenguaje entendible a los usuarios del sistema.

BeneficiosBeneficiosLos beneficios que proporcionan el uso de un SGBD para la Los beneficios que proporcionan el uso de un SGBD para la administración de datos son los siguientes:administración de datos son los siguientes:

Mejora de la integridad de datosMejora de la integridad de datosLos datos deben satisfacer ciertos tipos de integridad de datos que Los datos deben satisfacer ciertos tipos de integridad de datos que aseguren la consistencia de la base de datos.aseguren la consistencia de la base de datos.

Aumento de accesibilidad de los datosAumento de accesibilidad de los datosSe incrementa la capacidad del usuario para obtener la información Se incrementa la capacidad del usuario para obtener la información necesaria de la base de datos usando un lenguaje de alto nivel, como necesaria de la base de datos usando un lenguaje de alto nivel, como SQL (SQL (Lenguaje Estructurado de ConsultasLenguaje Estructurado de Consultas).).

Mejora en el control de datosMejora en el control de datosSe elimina la redundancia innecesaria e inconsistencia de datos Se elimina la redundancia innecesaria e inconsistencia de datos optimizando el costo de almacenamiento y de acceso a los datos.optimizando el costo de almacenamiento y de acceso a los datos.

Facilidad de en el desarrollo y administración de las aplicacionesFacilidad de en el desarrollo y administración de las aplicacionesNo es necesario conocer la estructura real, la organización y la No es necesario conocer la estructura real, la organización y la localización de los archivos que contienen los datos, logrando de esta localización de los archivos que contienen los datos, logrando de esta manera menor tiempo de desarrollo de las aplicaciones.manera menor tiempo de desarrollo de las aplicaciones.

Mejora en la seguridad de los datosMejora en la seguridad de los datosImpide el acceso no autorizado de los datos, centralizando la función de Impide el acceso no autorizado de los datos, centralizando la función de seguridad.seguridad.

Mejora el acceso concurrenteMejora el acceso concurrenteDado que los datos son compartidos, múltiples usuarios y aplicaciones Dado que los datos son compartidos, múltiples usuarios y aplicaciones pueden acceder a los datos, mejorando su disponibilidad a los usuarios.pueden acceder a los datos, mejorando su disponibilidad a los usuarios.

Esquema de integraciónEsquema de integración

Estructura de un SGBDEstructura de un SGBDLa arquitectura de un SGBD no se ha estandarizado completamente, pero hay La arquitectura de un SGBD no se ha estandarizado completamente, pero hay ciertos módulos que de una manera u otra forman parte de la mayoría de los ciertos módulos que de una manera u otra forman parte de la mayoría de los sistemas, entre los que destacan los siguientes:sistemas, entre los que destacan los siguientes:

Gestor de archivos o datos almacenadosGestor de archivos o datos almacenadosGestiona la asignación de espacio en disco, las estructuras físicas Gestiona la asignación de espacio en disco, las estructuras físicas almacenamiento de datos y los métodos de acceso. Interactúa directamente con almacenamiento de datos y los métodos de acceso. Interactúa directamente con el sistema de archivos del sistema operativo.el sistema de archivos del sistema operativo.

Gestor de base de datosGestor de base de datosProporciona la interfaz entre datos de bajo nivel almacenados en la base de datos Proporciona la interfaz entre datos de bajo nivel almacenados en la base de datos y las aplicaciones y las consultas que se hacen.y las aplicaciones y las consultas que se hacen.

Procesador de consultasProcesador de consultasTraduce sentencias en un lenguaje de consulta o instrucciones de bajo nivel que Traduce sentencias en un lenguaje de consulta o instrucciones de bajo nivel que entiende el gestor de la base de datos. Tiene a su cargo la optimización de entiende el gestor de la base de datos. Tiene a su cargo la optimización de consultas.consultas.

Precompilador de DMLPrecompilador de DMLConvierte las sentencias en DML incorporadas en una aplicación en código Convierte las sentencias en DML incorporadas en una aplicación en código objeto para el acceso a la base de datos. Debe interaccionar con el procesador de objeto para el acceso a la base de datos. Debe interaccionar con el procesador de consultas para generar el código apropiado. El código objeto de las órdenes en consultas para generar el código apropiado. El código objeto de las órdenes en DML y el del resto del programa se enlazan formando el código objeto del DML y el del resto del programa se enlazan formando el código objeto del programa de aplicación.programa de aplicación.

Compilador de DDLCompilador de DDLProcesa las sentencias de DDL, almacenado las descripciones de los esquemas Procesa las sentencias de DDL, almacenado las descripciones de los esquemas (metadatos) en el catálogo del sistema.(metadatos) en el catálogo del sistema.