PDF de programación - Tema 1. Sistemas de bases de datos

BASES DE DATOS

Tema 1. Sistemas de bases de datos

Objetivos:

curso 2002-2003

• Conocer los objetivos básicos, funciones, modelos, componentes, aplicaciones e impacto social de los

sistemas de bases de datos.
Identificar y comparar las características que aportan los sistemas de bases de datos frente a los tra-
dicionales de procesamiento de ficheros.

•

• Distinguir los modelos de datos según los conceptos que ofrecen para describir la estructura de la

base de datos: modelos conceptuales, de representación y físicos.

• Comprender el concepto de independencia de datos y apreciar su importancia en un sistema de ba-

ses de datos.
•
Identificar los componentes y funciones principales de un sistema gestor de bases de datos.
• Presentar la evolución histórica de las bases de datos desde su origen hasta nuestros días.


Esquema de Contenidos:

1.1 BASES DE DATOS Y SUS USUARIOS.

1.1.1 Definición de base de datos, sistema de gestión de bases de datos y sistema de bases de datos
1.1.2 Características del enfoque de bases de datos
1.1.3 Actores en un sistema de BD
1.1.4 Ventajas del uso de un SGBD
1.1.5 Otras ventajas del enfoque de bases de datos
1.1.6 Cuándo no utilizar un SGBD

1.2 CONCEPTOS Y ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE BASES DE DATOS.

1.2.1 Modelos de datos, esquemas e instancias
1.2.2 Arquitectura de tres esquemas de un SGBD
1.2.3 Lenguajes e interfaces de bases de datos

1.3 ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA DE BASES DE DATOS.

1.3.1 Módulos componentes de un SGBD
1.3.2 Utilidades del sistema de bases de datos
1.3.3 Recursos de comunicaciones
Anexo 1. Clasificación de los SGBD.
Anexo 2. El catálogo y el diccionario de datos del sistema.
Anexo 3. Cronología de los sistemas de bases de datos.
BIBLIOGRAFÍA



1.1 BASES DE DATOS Y SUS USUARIOS.

1.1.1 Definición de base de datos, sistema de gestión de bases de datos y sistema de bases de datos
En la actualidad, las bases de datos tienen una importancia decisiva en la práctica totalidad de las
áreas de aplicación de la informática, como la ingeniería, la medicina, la educación, la biblioteco-
nomía, los negocios, etc. Esto ha fomentado el desarrollo de una gran cantidad de conceptos y téc-
nicas para la gestión eficiente de los datos.
Una primera definición de base de datos podría ser la siguiente:

“una base de datos es un conjunto de datos relacionados entre sí”

Un ejemplo sería el conjunto de nombres y números de teléfono de nuestros amigos, que tenemos
registrados en una agenda.
Pero esta definición resulta demasiado general, puesto que una base de datos (BD) tiene las si-
guientes propiedades implícitas:

Sistemas de bases de datos. Pág. 1

• Representa algún aspecto del mundo real, llamado minimundo o universo de discurso (UdD)

del cual provienen los datos. Los cambios en el minimundo se reflejan en la base de datos.

• Es un conjunto de datos lógicamente coherente, con significado implícito. Un montón de datos

sin relación entre sí, agrupados de forma aleatoria, no se considera una base de datos.

• Toda base de datos se diseña, se crea y se carga con datos, con un objetivo determinado, y está

dirigida a un grupo de usuarios, interesados en el contenido y en el uso de la base de datos.

Las bases de datos pueden tener cualquier tamaño y complejidad. Cuando la cantidad de informa-
ción es grande y las relaciones entre los diferentes datos son muchas, es necesario organizar y con-
trolar toda esta información almacenada, para que los usuarios puedan buscar, obtener y actuali-
zar los datos cuando les sea necesario.
Una base de datos puede ser creada y mantenida de forma manual (como el catálogo de fichas de
una biblioteca), o bien estar informatizada. En este último caso, la creación y mantenimiento de la
base de datos puede realizarse mediante un conjunto de programas de aplicación diseñados espe-
cíficamente para dichas tareas, o bien mediante un sistema de gestión de bases de datos.
Un sistema de gestión de bases de datos (SGBD, o en inglés database management system DBMS) es
un conjunto de programas que permite a los usuarios crear y mantener una base de datos. Es un
sistema software de propósito general, que facilita el proceso de definir, construir y manipular
bases de datos para diversas aplicaciones.
Definir una base de datos consiste en especificar los tipos de los datos, las estructuras de los datos y
las restricciones de los datos. Construir una BD es el proceso de almacenar los datos en algún medio
de almacenamiento controlado por el SGBD. Manipular la BD es a) consultar los datos para obtener
cierta información, b) actualizar la base de datos (modificar o eliminar datos, o introducir nuevos) para
reflejar los cambios ocurridos en el minimundo, o c) generar informes a partir de los datos almace-
nados.
El objetivo principal de un SGBD es proporcionar un entorno a la vez práctico y eficiente a la hora
de almacenar y recuperar la información de la base de datos.
No es obligatorio utilizar software de SGBD de propósito general para implementar una base de
datos informatizada. Sería posible construir un conjunto de programas propio para crear y mante-
ner la base de datos, es decir, crear software de SGBD de propósito específico.
Al conjunto formado por la base de datos y el software (tanto del SGBD como el de los programas
de aplicación) lo llamaremos sistema de bases de datos (SBD). Véase la figura 1.


SISTEMA DE BASE DE DATOS

Usuarios / Programadores

Programas de Aplicación / Consultas

SOFTWARE DEL SGBD

Software para proc esar
Consultas / Programas

Software para tener acceso
a los datos almacenados

Definición de la
BD ( Metadatos )

Base de Datos

almacenada



figura 1. Entorno simplificado de un sistema de bases de datos (extraído de [EN 2002])

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1.1.2 Características del enfoque de bases de datos
Antes de la llegada de los SGBD, las empresas almacenaban su información empleando el enfoque
clásico de procesamiento de ficheros, en el cual la definición e implementación de los ficheros necesa-
rios para una aplicación específica se realiza como parte de la programación de la aplicación.
Las características que distinguen el enfoque de bases de datos del clásico de procesamiento de
ficheros son varias:

Naturaleza autodescriptiva de los sistemas de bases de datos
Además de la base de datos en sí misma, el sistema contiene una descripción completa de la base
de datos. Esta descripción se almacena en el catálogo del sistema y consiste en información sobre la
estructura de cada fichero, el tipo y formato de almacenamiento de cada elemento y las restricciones
que se aplican a los datos. La información contenida en el catálogo se llama metainformación1.
El catálogo es usado por el software del SGBD y a veces, por usuarios que necesitan información
sobre la estructura de la BD.
El catálogo es necesario porque el SGBD no está escrito para una determinada aplicación, sino pa-
ra cualquier aplicación de bases de datos, de forma que el SGBD tiene que consultar el catálogo
para conocer la estructura de los ficheros de cada BD (la de una universidad, o la de un banco).
En cambio, en el procesamiento de ficheros clásico, la definición de los datos es parte del código
de los programas de aplicación, así que un programa “sólo puede trabajar con una base de datos”
específica, cuya estructura se describe en el propio código (un ejemplo es un programa escrito en
lenguaje Pascal que contenga declaraciones de estructuras de datos).

Separación entre los programas y los datos
En el procesamiento de ficheros tradicional, como ya hemos indicado, la estructura de los ficheros
de datos está integrada en los programas, así que un cambio en la estructura de un fichero puede
implicar la modificación de todos los programas que acceden al mismo.
En cambio, los programas de acceso del SGBD se escriben para que sean independientes de cómo
y dónde estén almacenados los datos. La estructura de los ficheros se guarda en el catálogo del
SGBD, separada de los programas de acceso. Esta propiedad es la independencia entre programas y
datos.
Por ejemplo, es posible escribir un programa que sólo pueda tener acceso a registros de ACTOR de
62 caracteres de longitud. Si añadimos otro dato (campo) a cada registro de ACTOR, por ejemplo el
lugar de nacimiento, ese programa no podrá seguir funcionando: habrá que modificarlo. Sin em-
bargo, en un entorno de SGBD, basta modificar la descripción en el catálogo de los registros de
ACTOR, y no se cambia ningún programa. La próxima vez que el programa del SGBD consulte
el catálogo, tendrá acceso a la nueva estructura de los registros de ACTOR y la utilizará de forma
adecuada.
La flexibilidad que proporciona esta independencia entre programas y datos es crucial para con-
seguir, sin esfuerzo excesivo, la adaptación continua del sistema de información a la evolución de
las organizaciones.
La característica que hace posible la independencia entre programas y datos es la abstracción de
los datos proporcionada por el SGBD. Trataremos este concepto ampliamente en el apartado 1.