Unidad 1: Sistemas Gestores de

Base de Datos

Fundamentos de Base de Datos

Objetivo

Identificar la arquitectura, los

usuarios, niveles de abstracción y

lenguajes de un sistema de gestión de

bases de datos.

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Contenido

1.1 Objetivo de las Bases de Datos.

1.2 Áreas de Aplicación de los Sistemas de Bases de

datos.

1.3 Modelos de datos.

1.4 Arquitectura del Sistema Gestor de Bases de datos.

1.5 Niveles de abstracción.

1.6 Tipos de usuarios.

1.7 Tipos de lenguajes.

1.8 Tópicos selectos de bases de datos.

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Introducción

Un dato es una representación simbólica, un atributo

o característica de una entidad u objeto.

Información es un conjunto ordenado de datos los

cuales son manejados según la necesidad del usuario.

Un dato por sí mismo no constituye información, es el

procesamiento de los datos lo que nos proporciona

información.

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Datos Procesamiento Información

1.1.1 Definición de base de datos

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Colección de datos relacionados, almacenados en soporte

secundario (no volátil) y con redundancia controlada.

Correspondientes a la información del dominio de un problema

del mundo real cuyo manejo resulta de interés para una

organización

1.1.2 Sistemas de base de datos

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Un sistema de base de datos es una colección de

datos interrelacionados y un conjunto de programas de

aplicación que permiten a los usuarios tener acceso a

esos datos y modificarlos.

1.2.3 Sistemas de manipulación de

Archivos vs Sistemas de base de datos

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1.1.2 Objetivos de las Bases de Datos.

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Los dos principales objetivos que tienen las bases de

datos:

Ser una representación fidedigna de la información utilizada en

la realidad por una organización,

Ser un servidor operacional y eficiente de datos.

1.2 Áreas de Aplicación de los

Sistemas de Bases de datos.

Las base de datos se usan ampliamente. Algunas de sus aplicaciones representativas son:

Banca: Para almacenar información de los clientes, cuentas, préstamos y transacciones bancarias.

Líneas Aéreas: para reservas e información de horarios.

Universidades: para información de los estudiantes, matrículas en las asignaturas y cursos.

Telecomunicaciones: para guardar un registro de las llamadas realizadas, generar las facturas mensuales, mantener el saldo de las tarjetas telefónicas de prepago, etc.

Ventas: para información de clientes, productos y compras

Recursos Humanos: para información sobre los empleados, salarios, impuestos sobre sueldos y prestaciones sociales y para la generación de nóminas.

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1.3 Modelos de datos.

Un modelo captura una vista de un sistema del mundo real que

describe los aspectos del sistema que son relevantes al contexto

del problema de la organización que se desea resolver.

La mayoría de los modelos utilizan diagramas para

comprender mejor la relación entre los componentes

participantes en el sistema.

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123

245

12

245

1.3 Modelos de datos (cont..)

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Los modelos de datos ofrecen un modo de describir el diseño de

las bases de datos en los niveles físico, lógico y de vistas.

Los modelos de datos pueden clasificarse en cuatro categorías:

Modelo Relacional.

Modelo Entidad-Relación (E-R).

Modelo de Datos Orientado a Objetos.

Modelo de datos Semiestructurados.

1.3.1 Modelo Entidad-Relación

Se basa en una percepción del mundo real que consiste

en una colección de objetos básicos llamados entidades, y

relaciones entre estos objetos. Una entidad es una cosa u

objeto distinguible de otros por medio de un conjunto de

atributos.

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1.3.2 Modelo Relacional

El 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.

Empleados

idEmpleado nombre direccion idDepartamento

E12 Juan Pérez 5 de Mayo #25 1

E56 José Hernández Linda vista #12 2

E78 Luis Pérez Juárez #34 1

E98 Maria Solís Guerrero #56 3

E13 Francisco Sánchez N. Mendoza #89 4

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1.3.3 Modelo de datos orientado a

objetos

Puede considerar como una extensión del modelo E-R

con los conceptos de la encapsulación, los métodos y

la identidad de los objetos.

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1.3.4 Modelo de datos

Semiestructurado

Este modelo permite la especificación de datos donde

los elementos de datos individuales del mismo tipo

pueden tener diferentes conjuntos de atributos. El

lenguaje de marcas extensibles (XML) se emplea mucho

para representar datos semiestructurados.

<banco>

<cliente>

<nombre> Juan Perez </nombre>

<direccion> Juarez No. 5 </direccion>

<cuenta>

<no_cuenta>201</No_cuenta>

<sucursal>Zamora Centro</sucursal>

<saldo>10000</saldo>

</cuenta>

</cliente>

</banco>

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1.4.1 Sistema Gestor de base de datos

.

Conjunto de programas que permite definir, construir y

manipular bases de datos para diversas aplicaciones.

Definir una BD es especificar...

estructura de datos,

tipos de datos y

restricciones de los datos

Seguridad

Construir una BD es...

almacenar datos en algún medio de almacenamiento controlado por el

SGBD

Manipular la BD es...

consultar datos

introducir/modificar/eliminar datos, para reflejar cambios.

generar informes a partir de los datos almacenados

16

1.4.2 Arquitectura del Sistema Gestor

de Bases de datos.

Un SGBD se divide en los siguientes módulos que se

encargan de cada una de las responsabilidades del sistema

completo.

Gestor de almacenamiento: Es importante porque las

bases de datos suelen necesitar una gran cantidad de espacio

de almacenamiento.

Procesador de consultas: Ayuda al sistema de base de datos

a simplificar y facilitar el acceso a los datos.

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1.4.1 Gestor de almacenamiento

Es un modulo de programa que proporciona la interfaz

entre los datos de bajo nivel almacenados en la base de

datos y los programas de aplicación y consultas emitidas

al sistema.

Entre los componentes del gestor de almacenamiento se

encuentran:

Gestor de autorizaciones e integridad.

Gestor de transacciones.

Gestor de archivos.

Gestor de la memoria intermedia

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1.4.1 Gestor de almacenamiento

(cont..)

Gestor de autorizaciones e integridad: Comprueba que

se satisfagan las restricciones de integridad y la autorización de

los usuarios para tener acceso a los datos.

Gestor de transacciones: Garantiza que la base de datos

quede en un estado consistente a pesar de los fallos del

sistema, y que la ejecución concurrente de transacciones

transcurra sin conflictos.

Gestor de archivos: Gestiona la asignación de espacio en la

memoria del disco y de las estructuras de datos usadas para

representar la información almacenada en el disco.

Gestor de la memoria intermedia: Es responsable de

traer los datos desde el disco de almacenamiento a la memoria

principal y decidir que datos se guardan en la memoria caché.

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1.4.1 Gestor de almacenamiento

(cont..)

El gestor de almacenamiento implementa varias

estructuras de datos como parte de la implementación

física del sistema:

Archivos de datos que almacenan la base de datos.

Diccionario de datos que almacena metadatos acerca de la

estructura de las base de datos, en particular, su esquema

Índices que pueden proporcionar un acceso rápido a los

elementos de datos.

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1.4.2 Procesador de consultas

Entre los componentes del procesador de consultas se

encuentran:

Intérprete del DDL que interpreta las instrucciones del

DDL y registra las definiciones en el diccionario de datos.

Compilador DML que traduce las instrucciones del DML en

un lenguaje de consultas a un plan de evaluación que consiste

en instrucciones de bajo nivel que entienda el motor de

evaluación de consultas.

Motor de evaluación de consultas ejecuta las instrucciones

de bajo nivel generadas por el compilador del DML

21

1.4.3Estructura de un sistema de

base de datos

22

Niveles de Abstracción

Nivel de Vista: Describe una parte de la BD. Puede esconder información por seguridad

Nivel Lógico: Qué datos se almacenan en la BD y qué relaciones existen entre esos datos.

Nivel Físico: Cómo se almacenan los datos.

LÓGICO

FÍSICO

VISTA

Nivel de Vistas Vista 1 Vista 2 Vista n . . .

Nivel lógico

Nivel Físico

BD

1.5.2 Independencia de la información

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Independencia Lógica: Los sistemas de base de datos ofrecen independencia de datos lógicos, es decir, es posible hacer cambios a la estructura lógica de las base de datos sin tener que hacer cambios a los programas de aplicación de ellas.

Independencia Física: significa que los programas de aplicación de base de datos no dependen de la estructura física de los datos almacenados en ellas . Esta importante característica le permite hacer cambios a los datos almacenados sin tener que hacer cambios a programas de aplicación de base de datos.

1.6 Tipos de usuarios (cont..)

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Hay cuatro tipos diferentes de usuarios de los sistemas

de base de datos

Usuarios normales: Son usuarios que interactúan con el

sistema invocando alguno de los programas de aplicación que

se han escrito previamente.

Programadores de aplicaciones: Son profesionales

informáticos que escriben programas de aplicación.

Usuarios especializados: Son usuarios sofisticados que

escriben aplicaciones de base de datos especializadas que no

encajan en el marco tradicional del procesamiento de datos.

Administrador de base de datos (DBA)

1.6.1 Administrador de bases de

datos.

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Un DBA es el técnico responsable de garantizar el

funcionamiento y la eficiencia de las bases de

datos de una organización así como las aplicaciones

que acceden a las bases de datos.

Las funciones del DBA son :

Definición del esquema.

Definición de la estructura y del método de acceso.

Modificación del esquema y de la organización física.

Concesión de autorización para el acceso a los datos.

Mantenimiento rutinario

1.7 Tipos de lenguajes.

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Los sistemas de base de datos proporcionan dos

sublenguajes de datos:

Lenguaje de Definición de Datos (DDL) para especificar

el esquema o estructura de la base de datos.

Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) para

expresar las consultas y las modificaciones a la base de datos.

1.7.1 Lenguaje de definición de datos

(DDL)

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El DDL se utiliza para definir :

Los esquemas de la base de datos

La estructura de almacenamiento y los métodos de acceso

usados por el sistema de base de datos

Restricciones de consistencia que deben satisfacer los datos

almacenados en la BD

CREATE TABLE: permite crear una tabla de datos vacía.

CREATE INDEX: Crea un índice que puede auxiliar para las consultas.

DROP TABLE: Permite borrar una tabla.

DROP INDEX: Borra el índice indicado.

CREATE VIEW: Permite crear una vista.

1.7.1 Lenguaje de definición de datos

(cont..)

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Los sistemas de base de datos se concentran en las restricciones de integridad que pueden comprobarse con una sobrecarga mínima:

Restricciones de dominio: Se debe asociar un dominio de valores posibles a cada atributo.

Integridad referencial: Hay casos en los que se desea asegurar que un valor que aparece en una relación para un conjunto de atributos dado aparece también para un determinado conjunto de atributos en otra relación.

Asertos: Un aserto es cualquier condición que la base de datos debe satisfacer siempre.

Autorización: Puede que se desee diferenciar entre los usuarios en cuanto al tipo de acceso que seles permite a diferentes valores de los datos de la base de datos.

1.7.2 Lenguaje de Manipulación de

datos (DML)

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Un DML es un lenguaje que permite a los usuarios tener

acceso a los datos organizados mediante el modelo de

datos correspondiente o manipularlos, los tipos de acceso

son:

Recuperación de la información almacenada en la BD

(SELECT)

Inserción de la información nueva en la BD (INSERT)

Borrado de la información de la BD (DELETE)

Modificación de la información almacenada en la BD

(UPDATE).

1.7.2 Lenguaje de Manipulación de

datos (cont..)

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Hay fundamentalmente dos tipos :

Los DMLs Procedimentales necesitan que el usuario

especifique qué datos se necesitan y cómo obtener esos datos.

Los DMLs declarativos (no procedimentales) necesitan

que el usuario especifique qué datos se necesitan sin que haga

falta que especifique cómo obtener esos datos.

Una consulta es una instrucción que solicita que se

recupere información.

1.8 Minería y análisis de datos

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El término minería de datos se refiere en líneas generales

al proceso de análisis semiautomático de grandes base de

datos para descubrir patrones útiles.

Es decir la minería de datos trata del “descubrimiento de

conocimiento en las bases de datos”,