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unidad I fundamentos de base de datos

Unidad I

Introducción a los Sistemas de Base de Datos

 

1.1  Sistemas de información y bases de datos

 

1.1.1. Concepto de Sistema de Información:

Un sistema de información es un conjunto de procedimientos ordenados que, al ser ejecutados, proporcionan información para apoyar la toma de decisiones y el control de la Institución. La información se define como una entidad tangible o intangible que permite reducir la incertidumbre acerca de algún estado o suceso.

 

1.1.2 Sistemas de información para la gestión y para la ayuda en la toma de decisiones:

Velocidad, para la planificación, la toma de decisiones y el control.

La velocidad y exactitud con que los directivos pueden recibir información sobre lo que está funcionando bien o lo que está funcionando mal determinarán, en gran medida, la eficacia que tendrán los sistemas de control. Dado que los sistemas de información desempeñan un papel tan importante en la administración de instituciones educativas, ahora es fundamental que los directivos entiendan cómo deben diseñar aplicar y manejar tales sistemas. Ante las presiones económicas y de inscripciones que las universidades enfrentan en estos tiempos, la importancia de los sistemas de información administrativa le saltará a la vista, todos los días.

 

1.3.  Sistemas de bases de datos y sus aplicaciones.

1.            La banca: información de clientes, cuentas, transacciones, préstamos, y transacciones bancarias.

2.            Líneas aéreas:  para reservas e información de horarios, las  líneas aéreas fueron las primeros en utilizar las base de datos de forma distribuida geográficamente.

3.            universidades: para la información de los estudiantes, matriculas en la asignaturas y cursos.

4.            Transacciones de tarjeta de crédito: para compras con tarjetas de crédito y la generación de los extractos mensuales.

5.            Telecomunicaciones: para guardar registros de llamadas realizadas, generar facturas mensuales, mantener el saldo de las tarjetas, telefónicas de prepago y almacenar información sobre las redes.

6.- Finanzas: para almacenar información sobre compañías tenedoras, venta y compra de productos financieros, como acciones y botones.

7.- Ventas: para información de clientes, productos y compras.

8.- Comercio en línea: para los datos de venta ya mencionados y para el seguimiento de los productos web.

9.- Recursos Humanos: para la información sobre empleados,  salarios, impuestos sobre los sueldos y prestaciones sociales.

 

1.4 Sistemas de base de datos frente a los sistemas de archivos

(File System). En computación, un sistema de archivos es un método para el almacenamiento y organización de archivos de computadora y los datos que estos contienen, para hacer más fácil la tarea encontrarlos y accederlos. Los sistemas de archivos son usados en dispositivos de almacenamiento como discos duros y CD-ROM e involucran el mantenimiento de la localización física de los archivos.

Más formalmente, un sistema de archivos es un conjunto de tipo de datos abstractos que son implementados para el almacenamiento, la organización jerárquica, la manipulación, el acceso, el direccionamiento y la recuperación de datos. Los sistemas de archivos comparten mucho en común con la tecnología de las bases de datos.

 

1.5 Distintos niveles de abstracción de una base de datos:

Para que el sistema sea útil debe recuperar los datos eficientemente,  la necesidad de la eficiencia a echo que los diseñadores usen estructuras de datos complejas. Dado que  muchos usuarios de sistemas de base de datos no la formación necesaria en el area de informatica, los desarrolladores acultan la complejidad a los usuarios  mediante  varios niveles de abstracción para simplificar la interacción de los usuarios con el sistema.

 

 

 

 

 

 

 

 

•Nivel físico. El nivel más bajo de abstracción describe como se almacenan realmente los datos. El nivel físico  describe en detalle las estructuras de datos complejas de bajo nivel.

•Nivel lógico. El nivel inmediatamente superior de  abstracción describe que datos se almacenan en la base de datos y que relaciones existen entre esos datos. El nivel lógico, por tanto describe en toda base de datos en  términos de un número pequeño de estructuras relativamente simples,. Los administradores de base de datos, que deben decidir la información que se mantiene en la base de datos, usan el nivel lógico de abstracción.

•Nivel de vistas. El nivel más elevado  de abstracción describe solo parte de la base de datos completa. Aunque el  nivel lógico usa estructuras mas simples, queda algo de complejidad debido ala variedad de información almacenada en las grandes bases de datos. El sistema puede proveer varias vistas para ‘la misma base de datos.

1.6 Usuarios y administradores de una base de datos

Unos de los objetivos principales de los  sistemas de bases de datos  es recuperar  información  de la base de datos y almacenar en ella infromacion nueva.

Existen cuatro tipos de usuarios en los sistemas de base de datos los cuales son:

Usuarios normales: son usuarios no sosfisticados  que interactan  con el sistema invocando algunos de los programas de aplicación que se an escrito con anterioridad.

Programadores de aplicaciones: : Profesionales informáticos que escriben los programas de aplicación que utilizan los usuarios. Las herramientas de desarrollo rápido de aplicaciones(DRA) son herramientas que permiten al programador de aplicaciones crear formularios e informes con un mínimo de esfuerzo de programación.

Usuarios sofisticados: son aquellos que interactúan con el sistema sin escribir programas. En su  ligar , formulan sus consultas en un lenguaje de base de datos. Remiten cada una de las consultas al proceso de consultas, cuya función es dividir las instrucciones LMD.

Usuarios especializados: son aquellos usuarios que escriben aplicaciones de base de datos que no encajan en el marco tradicional del procesamiento de datos, entre estas aplicaciones están los sistemas de diseño asistidos por computadora.

La persona que tiene dicho control central sobre el sistema se le denomina administrador de base de datos (ADB).las funciones del ADB son:

Definición de esquemas: crea el esquema original dela base de datos mediante la ejecución de un conjunto de instrucciones de definición de datos en el LDD.

Definición de estructuras y método.

La modificación del esquema y de la organización física

La concesión de autorización para el acceso a los datos

Mantenimiento rutinario.

1.7  Componentes de un sistema de base de datos

Datos del usuario. En la actualidad, casi todas las bases de datos representan los datos del usuario como afinidades que son tablas de datos. No todas las afinidades son igualmente deseables; algunas están mejor estructuradas que otras. Para crear afinidades bien estructuradas se realiza un proceso llamado normalización.

Metadatos. Debido a que los productos DBMS están diseñados para almacenar y manipular tablas, la mayor parte de ellos almacenan los metadatos en forma de tablas, algunas veces llamadas tablas del sistema.

Índices. Están encaminados a mejorar el funcionamiento y la accesibilidad de la base de datos. Se usan para ordenar y para obtener un acceso rápido a los datos. Los índices son muy valiosos pero implican un costo. Cada vez que se actualiza una fila en una afinidad o tabla, también deben actualizarse los índices. Esto no es malo; sólo significa que los índices no son gratuitos y que deben reservarse para casos en los que sean de verdad necesarios.

Metadatos de aplicación. Se usan para almacenar la estructura y el formato de formas, reportes, consultas de usuarios, y otros componentes de aplicación. Normalmente no se accede de forma directa a los metadatos de aplicación sino que se hace a través de herramientas proporcionadas por el DBMS para tal fin.

 

Sistema administrador de base de datos:

Herramientas de diseño. El subsistema de herramientas de diseño tiene una serie de elementos que facilitan el diseño y la creación de la base de datos y sus aplicaciones. Por lo general, incluye recursos para crear tablas, formas, consultas y reportes. Los productos DBMS también proporcionan lenguajes de programación e interfaces para estos.

Utilerías de tiempo de ejecución. El subsistema de tiempo de ejecución procesa los componentes de aplicación que se desarrollan usando las herramientas de diseño. Otras utilerías de tiempo de ejecución responden a consultas e imprimen reportes. Adicionalmente hay un componente de tiempo de ejecución que procesa las solicitudes del programa de aplicación para leer y escribir datos de la base de datos.

Motor del sistema administrador de base de datos. Es el intermediario entre las herramientas de diseño y las utilerías del subsistema de tiempo de ejecución, y los datos mismos.

 

Aplicaciones de bases de datos:

Formas. Se emplean para introducir información a la base de datos. En algunas ocasiones los identificadores (ID) de los objetos no son desplegados en la aplicación. La razón es que en el modelo del usuario no existen y por lo tanto carecen de significado para él. Se utilizan para que el DBMS identifique cada fila de cada tabla y se denominan claves sustitutas.

Consultas. Se usan cuando los usuarios desean consultar los datos para contestar preguntas o para identificar problemas o situaciones particulares. Para expresar las consultas se puede usar el lenguaje SQL de acceso a los datos, otra posibilidad es usar la consulta por ejemplo (QBE). En la mayoría de los DBMS las consultas se pueden guardar como parte de la aplicación, de modo que sea posible volverlas a ejecutar. Además en las consultas se pueden especificar parámetros, lo que significa que se estructuran de forma tal que acepten valores de criterios durante su funcionamiento.

Reportes. Un reporte es una presentación que tiene un formato de la información de una base de datos. Suelen estar divididos por secciones como Encabezado, títulos, grupos, detalles, subtotales, totales y pié de página. La presentación de la información casi siempre tiene uno o más ordenamientos.

Menús. Se usan para organizar los distintos componentes de la aplicación con el propósito de que el usuario final acceda a ellos con facilidad, mostrándole las opciones disponibles y ayudándole a seleccionar las acciones que desea realizar.

Programas de aplicación. Los programas de aplicación vienen a ser como el pegamento que nos permite unir el resto de los componentes de manera coherente y permite realizar procesos y cálculos a la aplicación. Adicionalmente suele haber algunas limitaciones que los DBMS no pueden en forzar directamente en la estructura de los datos y que deben ser codificadas en el programa de aplicación.

1.8 Arquitectura de los sistemas de base de datos

Existen  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.

 

 

Arquitectura ANSI

La arquitectura de sistemas de bases de datos de tres esquemas fue aprobado por la ANSI-SPARC (American National Standard Institute – Standards Planning and Requirements Committee) en 1975 como ayuda para conseguir 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 interno: Tiene un esquema interno que describe la estructura física de almacenamiento de base de datos. Emplea un modelo físico de datos y los únicos datos que existen están realmente en este nivel.

•             Nivel conceptual: tiene esquema conceptual. Describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad de usuarios. Oculta los detalles físicos de almacenamiento y trabaja con elementos lógicos como entidades, atributos y relaciones.

•             Nivel externo o de vistas: tiene varios esquemas externos o vistas de usuario. Cada esquema describe la visión que tiene de la base de datos a un grupo de usuarios, ocultando el resto.

El objetivo de la arquitectura de tres niveles es el de separar los programas de aplicación de la base de datos física.

La mayoría de los SGBD no distinguen del todo los tres niveles. Algunos incluyen detalles del nivel físico en el esquema conceptual. En casi todos los SGBD que se manejan vistas de usuario, los esquemas externos se especifican con el mismo modelo de datos que describe la información a nivel conceptual, aunque en algunos se pueden utilizar diferentes modelos de datos en los niveles conceptual y externo.

Hay que destacar que los tres esquemas no son más que descripciones de los mismos datos pero con distintos niveles de abstracción. Los únicos datos que existen realmente están a nivel físico, almacenados en un dispositivo como puede ser un disco. En un SGBD basado en la arquitectura de tres niveles, cada grupo de usuarios hace referencia exclusivamente a su propio esquema externo. Por lo tanto, el SGBD debe transformar cualquier petición expresada en términos de un esquema externo a una petición expresada en términos del esquema conceptual, y luego, a una petición en el esquema interno, que se procesará sobre la base de datos almacenada. Si la petición es de una obtención (consulta) de datos, será preciso modificar el formato de la información extraída de la base de datos almacenada, para que coincida con la vista externa del usuario. El proceso de transformar peticiones y resultados de un nivel a otro se denomina correspondencia o transformación. Estas correspondencias pueden requerir bastante tiempo, por lo que algunos SGBD no cuentan con vistas externas.

La arquitectura de tres niveles es útil para explicar el concepto de independencia de datos que podemos definir como la capacidad para modificar el esquema en un nivel del sistema sin tener que modificar el esquema del nivel inmediato superior.

 

 


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