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Introducción a los conceptos de bases de datos
1.1 Definición de Base de Datos
Todo buen curso necesita empezar con algunos conceptos básicos para el mejor entendimiento del mismo, por lo tanto empezaremos con las definiciones que involucran a las bases 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 interfase 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.
Los objetivos principales de un sistema de Base de Datos es disminuir los siguientes aspectos:
Redundancia e inconsistencia 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
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).
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.
Consta de las siguientes definiciones:
- 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.
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 Independencia de los datos
Se refiere a la protección contra los programas de aplicación que puedan originar modificaciones cuando se altera la organización física o lógica de la Base de Datos. Existen 2 niveles de 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.
Independencia lógica de datos:
Capacidad de modificar el esquema conceptual sin provocar que se vuelvan a escribir los programas de aplicación.
1.5 Lenguaje de definición de datos
El lenguaje de definición de datos, denominado por sus siglas como: DDL(Data definition Language).
Control de concurrencia. Consiste en controlar la interacción entre los usuarios concurrentes para no afectar la inconsistencia de los datos.
Seguridad e integridad. Consiste en contar con mecanismos que permitan el control de la consistencia de los datos evitando que estos se vean perjudicados por cambios no autorizados o previstos.
El DBMS es conocido también como Gestor de Base de Datos.
La figura muestra el DBMS como interfase entre la Base de Datos física y las peticiones del usuario. El DBMS interpreta las peticiones de entrada/salida del usuario y las manda al sistema operativo para la transferencia de datos entre la unidad de memoria secundaria y la memoria principal.
En sí, un sistema manejador de Base de Datos es el corazón de la Base de Datos ya que se encarga del control total de los posibles aspectos que la puedan afectar.
1.8 Administrador de Bases de Datos
Denominado por sus siglas como: DBA, Database Administrator.
Es la persona encargada y que tiene el control total sobre el sistema de Base de Datos, sus funciones principales son:
Definición de esquema.
Es el esquema original de la Base de Datos se crea escribiendo un conjunto de definiciones que son traducidas por el compilador de DDL a un conjunto de tablas que son almacenadas permanentemente en el diccionario de datos.
Definición de la estructura de almacenamiento del método de acceso. Estructuras de almacenamiento y de acceso adecuados se crean escribiendo un conjunto de definiciones que son traducidas por e compilador del lenguaje de almacenamiento y definición de datos.
Concesión de autorización para el acceso a los datos. Permite al administrador de la Base de Datos regular las partes de las bases de datos que van a ser accedidas por varios usuarios.
Especificación de limitantes de integridad.
Es una serie de restricciones que se encuentran almacenados en una estructura especial del sistema que es consultada por el gestor de Base de Datos cada vez que se realice una actualización al sistema.
1.9 Usuarios de las Bases de Datos.
Podemos definir a los usuarios como toda persona que tenga todo tipo de contacto con el sistema de Base de Datos desde que este se diseña, elabora, termina y se usa.
Los usuarios que accesan una Base de Datos pueden clasificarse como:
Programadores de aplicaciones.
Los profesionales en computación que interactúan con el sistema por medio de llamadas en DML (Lenguaje de Manipulación de Datos), las cuales están incorporadas en un programa escrito en un lenguaje de programación (Por ejemplo, COBOL, PL/I, Pascal, C, etc.)
Usuarios sofisticados.
Los usuarios sofisticados interactúan con el sistema sin escribir programas. En cambio escriben sus preguntas en un lenguaje de consultas de Base de Datos.
Usuarios especializados.
Algunos usuarios sofisticados escriben aplicaciones de Base de Datos especializadas que no encajan en el marco tradicional de procesamiento de datos.
Usuarios ingenuos.
Los usuarios no sofisticados interactúan con el sistema invocando a uno de los programas de aplicación permanentes que se han escrito anteriormente en el sistema de Base de Datos, podemos mencionar al usuario ingenuo como el usuario final que utiliza el sistema de Base de Datos sin saber nada del diseño interno del mismo por ejemplo: un cajero.
Una forma gráfica de representar los componentes antes mencionados y la relación que existe entre ellos sería la siguiente.
