Introduccion y características de la base de datos PDF

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Apuntes sobre Base de datos. Introduccion y características de una base de datos....

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Introduccion y características de la base de datos UNIDAD 1 Las empresas reúnen todos los días montañas de hechos acerca de personas, cosas y eventos, como los números de tarjetas de crédito, estados de cuenta bancarios y montos de las compras. Las bases de datos contienen este tipo de hechos simples, así como hechos no convencionales, tales como fotografías, huellas digitales, videos de productos y resúmenes de libros. Con la proliferación de Internet y de los medios para capturar datos de forma computarizada tenemos a nuestra disposición una gran cantidad de datos al hacer clic con el botón del ratón. Organizar estos datos para facilitar su consulta y mantenimiento es complicado. Por lo tanto, la administración de base de datos se ha convertido en una tarea vital en muchas organizaciones.

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Persistente significa que los datos residen en un almacenamiento estable, tal como un disco magnético. Las organizaciones necesitan, por ejemplo, conservar los datos de sus clientes, proveedores e inventario en un almacenamiento estable, ya que se usan de forma continua. Una variable de un programa de computadora no es persistente porque reside en la memoria principal y desaparece después de que el programa finaliza. Persistencia no significa que los datos existan eternamente; cuando dejan de ser relevantes (por ejemplo, cuando un proveedor no continúa en el negocio), se eliminan o se archivan. La persistencia depende de la importancia del uso deseado. Por ejemplo, es importante conservar el kilometraje que usted recorre hasta su trabajo en caso de que sea autoempleado. De igual forma, el monto de sus gastos médicos es importante si puede deducirlo o si tiene una cuenta de gastos médicos. Ya que el almacenamiento y el mantenimiento de los datos es costoso, sólo deben almacenarse los que sean relevantes para la toma de decisiones.

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Compartir significa que una base de datos puede tener múltiples usos y usuarios. Una base de datos proporciona una memoria común para varias funciones en una organización. Por ejemplo, una base de datos de empleados puede servir para calcular la nómina, para hacer evaluaciones sobre desempeño, para hacer requerimientos de reportes del gobierno, etc. Muchos usuarios pueden acceder a la base de datos al mismo tiempo; por ejemplo, muchos clientes pueden hacer reservaciones en una aerolínea de forma simultánea. A menos que dos usuarios intenten modificar la misma parte de la base de datos al mismo tiempo, ambos pueden continuar sin tener que esperar al otro.

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Interrelación significa que los datos almacenados como unidades separadas se pueden conectar para mostrar un cuadro completo. Por ejemplo, una base de datos de clientes relaciona los datos de éstos (nombre, dirección, etc.) con los datos de una orden (número de orden, fecha de la orden, etc.) para facilitar su procesamiento. Las bases de datos contienen tanto entidades como relaciones entre entidades. Una entidad es un conjunto de datos generalmente sobre un tema, al que puede accederse de forma conjunta. Una entidad puede representar una persona, lugar, cosa o suceso; por

ejemplo, una base de datos de empleados contiene entidades como empleados, departamentos y habilidades, así como las relaciones que muestran la asignación de los empleados con los departamentos, las habilidades que poseen y su historia salarial. Una base de datos típica de un negocio puede tener cientos de entidades y relaciones.

Ilustración simplificada de la base de datos universitaria

Ilustración de la base de datos simplificada del departamento de distribución de agua

La base de datos simplificada de una universidad contiene información sobre los estudiantes, las facultades, los cursos, las ofertas de los cursos y las matriculaciones. La base de datos incluye procedimientos como registro de clases, asignación de profesores a los cursos ofertados, registro de calificaciones y calendarización de los cursos ofrecidos. Las relaciones en la base de datos de la universidad sirven para responder a preguntas como:

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¿Qué ofertas están disponibles para un curso en el periodo académico actual? ¿Quién es el instructor de un curso ofrecido? ¿Qué estudiantes están inscritos en un curso?

La función principal del departamento de distribución de agua es facturar a los clientes por el uso de la misma. El consumo de agua de un cliente se mide de forma periódica y se prepara la factura. Existen muchos aspectos que influyen en la prepa ración de una factura, como el historial de pago del cliente, las características de la medición, el tipo de

cliente (de bajos ingresos, arrendatario, propietario, pequeño negocio, gran empresa, etc.) y el ciclo de facturación. Las relaciones en la base de datos del departamento de distribución de agua sirven para contestar preguntas como:

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¿En qué fecha se le envió la última factura al cliente?

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¿Cuándo fue su último pago?

¿Cuánto consumo de agua se registró en la más reciente lectura del medidor de un cliente?

La base de datos del hospital apoya los tratamientos que los médicos realizan a los pacientes. Los médicos realizan diagnósticos y prescriben tratamientos con base en los síntomas. Diferentes proveedores de salud leen y contribuyen en el registro médico de un paciente.

Ilustración de la base de datos simplificada de un hospital

Las enfermeras son responsables de monitorear los síntomas y administrar los medicamentos. El personal del comedor prepara las comidas de acuerdo con el plan de dietas. Los médicos prescriben nuevos tratamientos basándose en los resultados de tratamientos previos y de los síntomas de los pacientes. Las relaciones en la base de datos sirven para responder a preguntas como:

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¿Cuáles son los síntomas más recientes de un paciente? ¿Quién prescribió cierto tratamiento a un paciente? ¿Qué diagnóstico hizo el médico a un paciente?

Estas bases de datos simples carecen de muchos tipos de datos que se encuentran en las bases de datos reales. Por ejemplo, la base de datos simplificada de la universidad no contiene datos acerca de los prerrequisitos de los cursos o de la capacidad de los salones de clases y sus ubicaciones. Las versiones reales de estas bases de datos deben contener muchas más entidades, relaciones y usos adicionales. Sin embargo, estas bases de datos simples tienen las características esenciales de las bases de datos empresariales: datos persistentes, múltiples usos y usuarios, y múltiples entidades conectadas por relaciones.

Características de los sistemas de administración de bases de datos Un sistema de administración de base de datos (DBMS, por sus siglas en inglés) es un conjunto de componentes que soportan la creación, el uso y el mantenimiento de bases de datos. Inicialmente, los DBMS proporcionaban un eficiente almacenamiento y recuperación de datos. Gracias a la demanda del mercado y a la innovación de productos, los DBMS han evolucionado para proporcionar un amplio rango de características para incorporar, almacenar, diseminar, mantener, recuperar y formatear datos. La evolución de estas funciones ha hecho que los DBMS sean más complejos. Puede tomar años de estudio y uso conocer por completo un DBMS en particular. Ya que los DBMS continúan evolucionando, usted debe actualizarse de forma continua en su conocimiento.

Definición de base de datos Para definir una base de datos deben especificarse las entidades y sus relaciones. En la mayoría de los DBMS comerciales, las tablas almacenan conjuntos de entidades. Una tabla tiene un renglón de encabezado (el primer renglón) que muestra los nombres de las columnas, y un cuerpo (los otros renglones) que muestra el contenido de la tabla. Las relaciones indican las conexiones entre tablas. Por ejemplo, la relación que conecta la tabla estudiante con la tabla inscripción muestra la oferta de cursos tomada por cada estudiante. Resumen de las funciones generales de los DBMS

Definicion de la base de datos Acceso no procedural Desarrollo de aplicaciones

Interfase del lenguaje procedural

Procesamiento de transacciones

Lenguaje y herramientas gráficas para definir entidades, relaciones, restricciones de integridad y autorización de privilegios Lenguaje y herramientas gráficas para acceder a los datos sin necesidad de código complicado Herramienta gráfica para desarrollar menús, formularios de captura de datos y reportes; los requerimientos de datos para los formularios y reportes se especifican utilizando un acceso no procedural Lenguaje que combina el acceso no procedural con las capacidades totales de un lenguaje de programación Mecanismos de control para prevenir la interferencia de usuarios simultáneos y recuperar datos perdidos en caso de una falla

Ajuste de la base de datos

Herramientas para monitorear y mejorar el desempeño de la base de datos

Visualización de la Tabla Estudiante desde Microsoft Access

StdFirstName HOMER BOB CANDY WALLY JOE MARIAH TESS

StdLastName StdCity StdState WELLS SEATTLE WA NORBERT BOTHELL WA KENDALL TACOMA WA KENDALL SEATTLE WA ESTRADA SEATTLE WA DODGE SEATTLE WA DODGE REDMOND WA

StdZip 98121-1111 98011-2121 99042-3321 98123-1141 98121-2333 98114-0021 98116-2344

StdMajor IS FIN ACCT IS FIN IS ACCT

StdClass FR JR JR SR SR JR SO

StdGPA 3.00 2.70 3.50 2.80 3.20 3.60 3.30

Ventana Definición de Tabla en Microsoft Access

La mayoría de los DBMS proporcionan diversas herramientas para definir bases de datos. El Lenguaje de Consulta Estructurada (SQL, por sus siglas en inglés) es un lenguaje estándar de la industria soportado por la mayoría de los DBMS. SQL se puede usar para definir tablas, relaciones entre ellas, restricciones de integridad (reglas que definen datos permitidos) y autorización de privilegios (reglas que restringen el acceso a los datos). Además de SQL, muchos DBMS proporcionan herramientas gráficas orientadas a ventanas. Las imagenes ilustran herramientas gráficas para definir las tablas y sus relaciones. Si se usa la ventana Definición de Tabla, el usuario puede determinar las propiedades de las columnas, como los tipos de datos y el tamaño de los campos. Si se usa la ventana de definición Entidad-Relación de la figura, se pueden definir las relaciones entre tablas. Una vez definida la estructura, la base de datos puede comenzar a poblarse. Los datos de la figura deben agregarse cuando se han completado la ventana de Definición de Tablas y la ventana de Definición de Relaciones.

Ventana de definición Entidad Relación de Microsoft Access

Acceso no procedural

La función más importante de un DBMS es la habilidad de responder a las consultas. Una consulta es una solicitud de datos que responde a una pregunta. Por ejemplo, el usuario podría conocer a los clientes que tienen grandes estados de cuenta o productos con ventas fuertes en una región en particular. El acceso no procedural permite que los usuarios con habilidades computacionales limitadas realicen consultas. El usuario especifica las partes que desea extraer de una base de datos y no los detalles de implementación que ocurren con dicha extracción. Los detalles de la implementación involucran procedimientos de código complejo con bucles. Los lenguajes no procedurales no tienen sentencias de bucles (for, while, etc.), ya que sólo se especifican las partes a extraer de una base de datos. Los accesos no procedurales pueden reducir el número de líneas de código por un factor de 100 cuando se comparan con un acceso procedural. Debido a que una gran parte del software de negocios involucra el acceso a datos, el acceso no procedural puede proporcionar una mejora dramática en la productividad del software. Para apreciar el significado del acceso no procedural consideremos su analogía con la planeación de unas vacaciones. Usted especifica el destino, el presupuesto de viaje, la duración y la fecha de salida. Estos hechos indican el “que” de su viaje. Para especificar el “cómo” de su viaje necesita indicar muchos detalles más, como la mejor ruta hacia su destino, su hotel preferido, la transportación terrestre, etc. El proceso de planeación es mucho más sencillo si tiene un profesional que le ayude con estos detalles adicionales. Como un profesional de la planeación, un DBMS lleva a cabo el proceso de planeación detallado para responder a las consultas expresadas en un lenguaje no procedural.

La mayoría de los DBMS proporcionan más de una herramienta para el acceso no procedural. La sentencia SELECT de SQL, constituye una forma no procedural para acceder a una base de datos. La mayoría de los DBMS también proporcionan herramientas gráficas para acceder a las bases de datos. Ventana de diseño de consultas de Microsoft Access

Resultado de ejecutar la consulta

StdFirstName MARIAH BOB ROBERTO MARIAH LUKE WILLIAM

StdLastName DODGE NORBERT MORALES DODGE BRAZZI PILGRIM

StdCity SEATTLE BOTHELL SEATTLE SEATTLE SEATTLE BOTHELL

OfferNo 1234 5679 5679 6666 7777 9876

EnrGrade 3.8 3.7 3.8 3.6 3.7 4

Desarrollo de aplicaciones e interfase del lenguaje procedural

La mayoría de los DBMS van más allá del simple acceso a los datos, pues proporcionan herramientas gráficas para construir aplicaciones completas usando formularios y reportes. Los formularios para captura de datos proporcionan una herramienta adecuada para introducir y editar la información, mientras que los reportes mejoran la apariencia de los datos desplegados y su impresión. El formulario puede usarse para agregar asignaciones de un curso nuevo para un profesor, o bien, para modificar las asignaciones existentes. El reporte de la figura usa la sangría (la indentación) para mostrar los cursos impartidos en cada facultad y por departamento. El estilo de sangría puede ser más sencillo a la vista que el estilo tabular mostrado. Se pueden desarrollar muchas formas y

reportes con una herramienta gráfica sin codificar de forma detallada. Por ejemplo, en las figuras se desarrollaron sin código. El acceso no procedural hace posible la creación de formularios y reportes sin un código extenso. Como parte de la creación de un formulario o reporte, el usuario indica los requerimientos de datos utilizando lenguaje carente de procedimientos (SQL) o una herramienta gráfica. Para completar la definición de un formulario o reporte, el usuario indica el formato de los datos, la interacción del usuario y todos los detalles. Además de las herramientas para el desarrollo de aplicaciones, una interfase de lenguaje procedural agrega todas las capacidades de un lenguaje de programación. El acceso sin procedimientos y las herramientas de desarrollo de aplicaciones, aunque adecuadas y potentes, algunas veces no son lo suficientemente eficientes o no proporcionan el nivel de control necesario para el desarrollo de aplicaciones. Cuando estas herramientas no son adecuadas, los DBMS proporcionan todas las capacidades de un lenguaje de programación. Por ejemplo, Visual Basic for Applications (VBA) es un lenguaje de programación integrado a Microsoft Access. VBA permite la personalización completa del acceso a la base de datos, procesamiento de formularios y generación de reportes. La mayoría de los DBMS comerciales tienen una interfase de lenguaje procedural comparable a VBA. Por ejemplo, Oracle tiene el lenguaje PL/SQL y Microsoft SQL Server tiene el lenguaje Transact-SQL. Forma de Microsoft Access para asignar cursos a un profesor

Reporte de Microsoft Access de la carga de trabajo de un profesor

Funciones de soporte para las operaciones de base de datos El procesamiento de transacciones le permite a un DBMS procesar grandes volúmenes de trabajo repetitivo. Una transacción es una unidad de trabajo que se debe procesar de forma segura sin la interferencia de otros usuarios y sin perder los datos debido a fallas. Ejemplos de transacciones son el retiro de efectivo de un cajero automático, hacer una reservación en una aerolínea e inscribirse a un curso. Un DBMS se asegura de que las transacciones se encuentren libres de interferencia con otros usuarios, que las partes de una transacción no se pierdan cuando hay alguna falla, y que las transacciones no hagan que la base de datos se vuelva inconsistente. El procesamiento de transacciones es la mayoría de las veces un asunto “tras bambalinas”. El usuario no conoce los detalles acerca del procesamiento de las transacciones que no sea la seguridad en su realización. La puesta a punto del rendimiento de una base de datos incluye cierto número de monitoreos y programas de utilerías que mejoran el desempeño. Algunos DBMS pueden monitorear el uso de una base de datos, la distribución de las múltiples partes de una base de datos y su crecimiento. Diagrama entidadrelación (ERD) para la base de datos universitaria

Los programas de utilerías se pueden proporcionar para reorganizar una base de datos, seleccionar las estructuras físicas para mejorar su desempeño y reparar sus partes dañadas. El procesamiento de transacciones y las mejoras al rendimiento de una base de datos están presentes principalmente en los DBMS que soportan grandes bases de datos con muchos usuarios simultáneos. A estos DBMS se les conoce como corporativos, ya que las bases de datos que soportan, por lo general, son críticas para el funcionamiento de una organización. Los DBMS corporativos comúnmente se ejecutan en poderosos servidores de alto costo. En contraste, los DBMS de escritorio se ejecutan en computadoras personales y servidores pequeños que sopor tan un procesamiento limitado de transacciones, pero a un costo mucho menor. Los DBMS de escritorio soportan bases de datos utilizadas por equipos de trabajo y negocios pequeños. Los DBMS embebidos son una categoría emergente del software de bases de datos. Como su nombre lo especifica, un DBMS embebido reside en un sistema más grande, ya sea una aplicación o un dispositivo, tal como un asistente digital personal (PDA, por sus siglas en inglés) o una tarjeta inteligente. Los DBMS embebidos proporcionan un procesamiento transaccional limitado, pero tienen pocos requerimientos de memoria, procesamiento y almacenamiento.

Funciones de terceros Además de las funciones proporcionadas de forma directa por los fabricantes de los DBMS, disponemos también de software de terceros para muchos de ellos. En la mayoría de los casos el software de terceros amplía las funciones disponibles en el software de bases de datos. Por ejemplo, muchos fabricantes ofrecen herramientas avanzadas de diseño de bases de datos que extienden sus capacidades de definición y rendimiento proporcionadas por un DBMS. El diagrama de base de datos (un diagrama entidad-relación) creado con Visio Professional, una herramienta para el diseño de bases de datos. El ERD se puede convertir en tablas soportadas por la mayoría de los DBMS comerciales. En algunos casos, el software de terceros compite de forma directa con el producto de la base de datos. Por ejemplo, los fabricantes proporcionan herramientas para el desarrollo de aplicaciones que pue den reemplazar a las provistas con la base de datos.

Desarrollo de la tecnología de base de datos y la estructura de mercado La sección anterior mostró un breve recorrido por las funciones que se encuentran típicamente en un DBMS. Las funciones de los productos de hoy son una mejora significativa en relación con las de hace algunos años. La administración de base de datos, como muchas otras áreas de la computación, ha tenido un tremendo crecimiento tecnológico. Con el fin de proporcionarle un contexto para apreciar los DBMS actuales, esta sección contempla los últimos cambios tecnológicos y sugiere las tendencias a futuro. Después de esta revisión, se presenta el mercado actual de las bases de datos.

Era 1960

Generación Primera generación

Orientación Archivo

Se...