PDF de programación - Introducción a las bases de datos

Introducción
a las bases
de datos

Rafael Camps Paré

P06/M2109/02147

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Índice

Introducción a las bases de datos

Introducción............................................................................................... 5

Objetivos ...................................................................................................... 5

1. Concepto y origen de las BD y de los SGBD ................................... 7

2. Evolución de los SGBD ........................................................................ 9
2.1. Los años sesenta y setenta: sistemas centralizados ........................... 9
2.2. Los años ochenta: SGBD relacionales................................................ 9
2.3. Los años noventa: distribución, C/S y 4GL....................................... 10
2.4. Tendencias actuales ........................................................................... 13

3. Objetivos y servicios de los SGBD..................................................... 15
3.1. Consultas no predefinidas y complejas............................................. 15
3.2. Flexibilidad e independencia............................................................. 15
3.3. Problemas de la redundancia ............................................................ 16
3.4. Integridad de los datos ...................................................................... 18
3.5. Concurrencia de usuarios .................................................................. 18
3.6. Seguridad ........................................................................................... 21
3.7. Otros objetivos................................................................................... 21

4. Arquitectura de los SGBD .................................................................. 22
4.1. Esquemas y niveles ............................................................................ 22
4.2. Independencia de los datos ............................................................... 25
4.3. Flujo de datos y de control................................................................ 27

5. Modelos de BD....................................................................................... 29

6. Lenguajes y usuarios............................................................................ 32

7. Administración de BD ........................................................................ 35

Resumen....................................................................................................... 36

Actividades.................................................................................................. 37

Ejercicios de autoevaluación .................................................................. 37

Solucionario................................................................................................ 38

Glosario........................................................................................................ 38

Bibliografía................................................................................................. 39

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Introducción a las bases de datos

Introducción a las bases de datos

Introducción

Empezaremos esta unidad didáctica viendo cuáles son los objetivos de los
sistemas de gestión de las bases de datos (SGBD) y, a continuación, daremos
una visión general de la arquitectura, el funcionamiento y el entorno de estos
sistemas.

Objetivos

En los materiales didácticos de esta unidad encontraréis las herramientas para ad-
quirir una visión global del mundo de las BD y de los SGBD, así como para
alcanzar los siguientes objetivos:

1. Conocer a grandes rasgos la evolución de los SGBD desde los años sesenta

hasta la actualidad.

2. Distinguir los principales objetivos de los SGBD actuales y contrastarlos

con los sistemas de ficheros tradicionales.

3. Saber explicar mediante ejemplos los problemas que intenta resolver el

concepto de transacción.

4. Relacionar la idea de flexibilidad en los cambios con la independencia ló-

gica y física de los datos, así como con la arquitectura de tres niveles.

5. Distinguir los principales modelos de BD.

6. Conocer a grandes rasgos el funcionamiento de un SGBD.

7. Saber relacionar los diferentes tipos de lenguajes con los diferentes tipos de

usuarios.

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1. Concepto y origen de las BD y de los SGBD

Aplicaciones informáticas
de los años sesenta

La emisión de facturas, el
control de pedidos pendientes
de servir, el mantenimiento
del fichero de productos
o la nómina del personal eran
algunas de las aplicaciones
informáticas habituales
en los años sesenta.

Las aplicaciones informáticas de los años sesenta acostumbraban a darse total-
mente por lotes (batch) y estaban pensadas para una tarea muy específica rela-
cionada con muy pocas entidades tipo.

Cada aplicación (una o varias cadenas de programas) utilizaba ficheros de mo-
vimientos para actualizar (creando una copia nueva) y/o para consultar uno o
dos ficheros maestros o, excepcionalmente, más de dos. Cada programa trata-
ba como máximo un fichero maestro, que solía estar sobre cinta magnética y,
en consecuencia, se trabajaba con acceso secuencial. Cada vez que se le quería
añadir una aplicación que requería el uso de algunos de los datos que ya exis-
tían y de otros nuevos, se diseñaba un fichero nuevo con todos los datos ne-
cesarios (algo que provocaba redundancia) para evitar que los programas
tuviesen que leer muchos ficheros.

A medida que se fueron introduciendo las líneas de comunicación, los termi-
nales y los discos, se fueron escribiendo programas que permitían a varios
usuarios consultar los mismos ficheros on-line y de forma simultánea. Más ade-
lante fue surgiendo la necesidad de hacer las actualizaciones también on-line.

A medida que se integraban las aplicaciones, se tuvieron que interrelacionar
sus ficheros y fue necesario eliminar la redundancia. El nuevo conjunto de fi-
cheros se debía diseñar de modo que estuviesen interrelacionados; al mismo
tiempo, las informaciones redundantes (como por ejemplo, el nombre y la di-
rección de los clientes o el nombre y el precio de los productos), que figuraban
en los ficheros de más de una de las aplicaciones, debían estar ahora en un solo
lugar.

Integración
de aplicaciones

Por ejemplo, se integra
la aplicación de facturas,
la de pedidos pendientes
y la gestión del fichero
de productos.

El acceso on-line y la utilización eficiente de las interrelaciones exigían estruc-
turas físicas que diesen un acceso rápido, como por ejemplo los índices, las
multilistas, las técnicas de hashing, etc.

Estos conjuntos de ficheros interrelacionados, con estructuras complejas y
compartidos por varios procesos de forma simultánea (unos on-line y otros por
lotes), recibieron al principio el nombre de Data Banks, y después, a inicios de
los años setenta, el de Data Bases. Aquí los denominamos bases de datos (BD).

El software de gestión de ficheros era demasiado elemental para dar satisfac-
ción a todas estas necesidades. Por ejemplo, el tratamiento de las interrelaciones
no estaba previsto, no era posible que varios usuarios actualizaran datos simul-
táneamente, etc. La utilización de estos conjuntos de ficheros por parte de los
programas de aplicación era excesivamente compleja, de modo que, especial-
mente durante la segunda mitad de los años setenta, fue saliendo al mercado

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Introducción a las bases de datos

software más sofisticado: los Data Base Management Systems, que aquí denomi-
namos sistemas de gestión de BD (SGBD).

Con todo lo que hemos dicho hasta ahora, podríamos definir el término
BD; una base de datos de un SI es la representación integrada de los con-
juntos de entidades instancia correspondientes a las diferentes entidades
tipo del SI y de sus interrelaciones. Esta representación informática (o
conjunto estructurado de datos) debe poder ser utilizada de forma com-
partida por muchos usuarios de distintos tipos.

En otras palabras, una base de datos es un conjunto estructurado de datos que
representa entidades y sus interrelaciones. La representación será única e inte-
grada, a pesar de que debe permitir utilizaciones varias y simultáneas.

Los ficheros tradicionales y las BD

Aunque de forma muy simplificada, podríamos enumerar las principales diferencias entre los
ficheros tradicionales y las BD tal y como se indica a continuación:

1) Entidades tipos:

• Ficheros: tienen registros de una sola entidad tipo.

• BD: tienen datos de varias entidades tipo.

2) Interrelaciones:

• Ficheros: el sistema no interrelaciona ficheros.

• BD: el sistema tiene previstas herramientas para interrelacionar entidades.

3) Redundancia:

• Ficheros: se crean ficheros a la medida de cada aplicación, con todos los datos necesarios

aunque algunos sean redundantes respecto de otros ficheros.

• BD: todas las aplicaciones trabajan con la misma BD y la integración de los datos es básica,

de modo que se evita la redundancia.

4) Usuarios

• Ficheros: sirven para un solo usuario o una sola aplicación. Dan una sola visión del mundo

real.

• BD: es compartida por muchos usuarios de distintos tipos. Ofrece varias visiones del

mundo real.

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2. Evolución de los SGBD

Para entender mejor qué son los SGBD, haremos un repaso de su evolución
desde los años sesenta hasta nuestros días.

2.1. Los años sesenta y setenta: sistemas centralizados

Los SGBD de los años sesenta y setenta (IMS de IBM, IDS de Bull, DMS
de Univac, etc.) eran sistemas totalmente centralizados, como corres-
ponde a los sistemas operativos de aquellos años, y al hardware para el
que estaban hechos: un gran ordenador para toda la empresa y una red
de terminales sin inteligencia ni memoria.

Los primeros SGBD –en los años sesenta todavía no se les