Unidad 1

1.1 CONCEPTOS BÁSICOS

Base de datos. Una base de datos es un gran almacén donde se guardan enormes cantidades de información organizada, de esta manera cuando se quieran utilizar estos datos se puedan encontrar rápidamente, ahorrando espacio físico y tiempo.

También se puede definir como un conjunto de datos relacionados y organizados, estos datos a su vez son recolectados y utilizados por grandes empresas e constituciones.

Dato. Un dato es información que refleja una característica de algún objeto, ya sea concreto, o imaginario, por ejemplo podemos crear una base de datos acerca de los datos de una persona, un dato posible, sería; la fecha de nacimiento.

1.2 OBJETIVOS DE LAS BASES DE DATOS

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

Disminuir la redundancia e inconsistencia de los datos

Existe la posibilidad de que al no controlar el almacenamiento se origine redundancia en la información, esto quiere decir que se duplican los datos. Entonces aumenta en buena medida el costo de almacenamiento y acceso, además se origina inconsistencia.

Por lo que debe contener el máximo contenido semántico para que la información sea realmente verdadera. Debe ser comprensible e interesante, lo que supone no proporcionar un volumen grande de información que no pueda ser asimilada.

Reducir la dificultad para tener acceso a los datos

Un buen sistema de base de datos debe tener un entorno de datos que le facilite al usuario el manejo de los mismos.

Evitar el aislamiento de los datos

Si el nivel de aislamiento es bajo, la capacidad de los usuarios al acceder al mismo tiempo a los datos aumenta. Por el contrario, un mayor nivel de aislamiento reduce los tipos de efectos de la concurrencia que los usuarios pueden encontrar, pero requiere más recursos del sistema y se corre el riesgo de que una transacción bloquee a otra.

Corregir anomalías del acceso concurrente

El sistema debe permitir que múltiples usuarios actualizen los datos de forma simultanea. Cuando esto ocurre pueden dar como resultado datos inconsistentes, por ello se recomienda, mantener una supervision al sistema muy detallada.

Disminuir los problemas de seguridad

Los valores que se guardan en la base de datos debe satisfacer limitantes de consistencia, el sistema debe obligar el cumplimiento de estas limitantes.

Debe contar con integridad

La información contendida en el sistema debe ser coherente y consistente con las reglas semánticas propias del mundo real.

1.3 ÁREAS DE APLICACIÓN DE LAS BASES DE DATOS

Estás son las principales áreas en donde las bases de datos pueden ser usadas.

Banca: Información ede los clientes, información de las cuentas, del registro de operaciones, de las operaciones con tarjeta de crédito, transacciones, préstamos, etc.

Líneas aéreas: Para reservar y contar con información de horarios, registro de clientes, registro de vuelos, destinos disponibles, etc.

Universidades: Para poseer información de los estudiantes, matriculas en asignaturas, carreras, para registrar y ordenar horarios, materias, profesores, etc.

Transacciones de tarjeta de crédito: Se registran las compras con tarjetas de crédito y la generación de los extractos mensuales.

Producción: Para la gestión de la cadena de proveedores y para el seguimiento de la producción de articulos, inventarios en los almacenamientos y pedidos.

Telecomunicaciones: Guardar registros de llamadas realizadas, generar facturas mensuales, mantener el saldo de las tarjetas y almacenar información sobre las redes.

Su uso es muy amplio y se puede tener en cualquier sistema que aloje datos.

1.4 MODELOS DE BASES DE DATOS

Además de la clasificación por la función de las bases de datos, éstas también se pueden clasificar de acuerdo a su modelo de administración de datos.

Un modelo de datos es una descripción de algo conocido como contenedor de datos, así como de los métodos para almacenar y recuperar información de esos contenedores. Los modelos de datos no son físicos: son abstracciones que permiten la implementación de un sistema eficiente de base de datos.

Algunos modelos con frecuencia utilizados en las bases de datos:

Modelos de diseño:

Modelo entidad-relación ER

El modelo entidad-relación ER es un modelo de datos que permite representar cualquier abstracción, percepción y conocimiento en un sistema de información formado por un conjunto de objetos denominados entidades y relaciones, incorporando una representación visual conocida como diagrama entidad-relación.

Modelos de representación:

Modelo jerárquico

En este modelo los datos se organizan en una forma similar a un árbol, en donde un nodo padre de información puede tener varios hijos. El nodo que no tiene padres es llamado raíz, y a los nodos que no tienen hijos se los conoce como hojas. Las bases de datos jerárquicas son especialmente útiles en el caso de aplicaciones que manejan un gran volumen de información y datos muy compartidos.

Modelo de red

Éste es un modelo ligeramente distinto del jerárquico; su diferencia fundamental es la modificación del concepto de nodo: se permite que un mismo nodo tenga varios padre. Ofrecía una solución eficiente al problema de redundancia de datos.

Modelo relacional

Éste es el modelo utilizado en la actualidad para modelar problemas reales y administrar datos dinámicamente.Su idea fundamental es el uso de relaciones. Estas relaciones podrían considerarse en forma lógica como conjuntos de datos llamados tuplas. La información puede ser recuperada o almacenada mediante consultas que ofrecen una amplia flexibilidad y poder para administrar la información.

Modelo transaccional

Son bases de datos cuyo único fin es el envío y recepción de datos a grandes velocidades, estas bases son muy poco comunes y están dirigidas por lo general al entorno de análisis de calidad, es importante entender que su fin único es recolectar y recuperar los datos a la mayor velocidad posible, por lo tanto la redundancia y duplicación de información no es un problema como con las demás bases de datos.

1.5 CLASIFICACIÓN DE LAS BASES DE DATOS

Las bases de datos se clasificarse de varias maneras, de acuerdo al contexto que se esté manejando, su utilidad o las necesidades que satisfagan.

Según la variabilidad de los datos almacenados

Bases de datos estáticas. Bases de datos de sólo lectura, se utilizan primordialmente para almacenar datos históricos, para estudiar el comportamiento de un conjunto de datos a través del tiempo, realizar proyecciones y tomar decisiones.

Bases de datos dinámicas. Éstas son bases de datos donde la información almacenada se modifica con el tiempo, permitiendo operaciones como actualización y adición de datos, además de las operaciones fundamentales de consulta.

Según el contenido

Bases de datos bibliográficas. Sólo contienen un representante de la fuente primaria, que permite localizarla. Un registro típico de una base de datos bibliográfica contiene información sobre el autor, fecha de publicación, editorial, título, edición, de una determinada publicación, etc. Puede contener un resúmen o extracto de la publicación original, pero nunca el texto completo.

Bases de datos de texto completo. Almacenan las fuentes primarias, por ejemplo, todo el contenido de las ediciones de una colección de revistas científicas.

Bases de datos de información química o biológica. Son bases de datos que almacenan diferentes tipos de información proveniente de la química, las de la vida o médicas, almacenan secuencias de nucleótidos o proteínas.

Bases de datos de rutas metabólicas. Bases de datos de estructura, comprende los registros de datos experimentales sobre estructuras 3D de biomoléculas.

1.6 ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS

Las bases de datos respetan la arquitectura de tres niveles definida para cualquier tipo de base de datos. En esta arquitectura la base de datos se divide en niveles establecidos, estos son; interno, conceptual y externo.

Nivel externo. Es el nivel de mayor abstracción. A este nivel corresponden las diferentes vistas parciales que tienen de la base de datos los diferentes usuarios. En cierto modo, es la parte del modelo conceptual a la que tienen acceso.

Nivel conceptual. Es el nivel medio de abstracción. Se trata de la representación de los datos realizada por la organización, que recoge las vistas parciales de los requerimientos de los diferentes usuarios y las aplicaciones posibles. Se configura como visión organizativa total, e incluye la definición de datos y las relaciones entre ellos.

Nivel interno. Es el nivel más bajo de abstracción, y define cómo se almacenan los datos en el soporte físico, así como los métodos de acceso.

El modelo de arquitectura propuesto permite establecer el principio de independencia de los datos. Esta independencia puede ser lógica y física.

Por independencia lógica se entiende que los cambios en el esquema lógico no deben afectar a los esquemas externos que no utilicen los datos modificados. Por independencia física se entiende que el esquema lógico no se vea afectado por cambios realizados en el esquema interno, correspondientes a modos de acceso, etc.

1.7 ARQUITECTURA DEL SGBD

Un Sistema de Gestión de Bases de Datos, permite manipular las bases de datos. La gestión de los datos implica tanto la definición de estructuras para almacenar la información como la provisión de mecanismos para la manipulación de la información. Proporciona la fiabilidad de la información almacenada, a pesar de las caídas del sistema o los intentos de acceso sin autorización. Los componentes de un SGBD son:

Interfaces externos

Medios para comunicarse con el SGDB en ambos sentidos (E/S) y explotar a todas sus funciones. Pueden afectar a la base de datos o a la operación del SGBD.

Operaciones directas con la base de datos

Definición de tipos, asignación de niveles de seguridad, actualización de datos, interrogación de la base de datos.

Operaciones relativas a la operación del SGBD

Copia de seguridad y restauración, recuperación tras una caída, monitoreo de seguridad, gestión del almacenamiento, reserva de espacio, monitoreo de la configuración o bien por programas que se comunican a través de un API.

Intérprete o procesador del lenguaje

La mayor parte de las operaciones se efectúan mediante un lenguaje de base de datos. Existen lenguajes para definición de datos, manipulación de datos, para especificar aspectos de la seguridad y algunas otras acciones.

Mecanismo de almacenamiento

Traduce las operaciones a lenguaje de bajo nivel. En algunas arquitecturas el mecanismo de almacenamiento está integrado en el motor de la base de datos.

Motor de transacciones

Se realizan encapsuladas dentro de transacciones. Éstas pueden ser especificadas externamente al SGBD para encapsular un grupo de operaciones. El motor de transacciones sigue la ejecución de las transacciones y gestiona su ejecución.

Gestión y operación de SGBD

Comprende muchos otros componentes que tratan de aspectos de gestión del SGBD como monitoreo de prestaciones, mapas de almacenamiento, etc.