Arquitectura de los SGBD (1.3.0 hasta 1.3.7)

Es uno de los aspectos que todavía sigue pendiente. Desde la aparición de los primeros gestores de base de datos se intentó llegar a un acuerdo para que hubiera una estructura común para todos ellos, a fin de que el aprendizaje y manejo de este software fuera más provechoso y eficiente.

    El acuerdo nunca se ha conseguido del todo, no hay estándares aceptados del todo. Aunque sí hay unas cuentas propuestas de estándares que sí funcionan como tales.

(1.3.1) Los Organismos de Estandarizacion

Los intentos por conseguir una estandarización han estado promovidos por organismos de todo  tipo. Algunos son estatales, otros privados y otros promovidos por los propios usuarios. Los tres que han tenido gran relevancia en el campo de las bases de datos son ANSI/SPARC/X3, CODASYL y ODMG (éste sólo para las bases de datos orientadas a objetos). Los organismos grandes (que recogen grandes responsabilidades) dividen sus tareas en comités, y éstos en grupos de trabajo que se encargan de temas concretos. (1.3.2) SC21 Y JTC1

ISO (International Organization for Standardization). Es un organismo internacional de definición de estándares de gran prestigio. IEC (International Electrotechnical Commission). Organismo de definición de normas en ambientes electrónicos. Es la parte, en definitiva de ISO, dedicada a la creación de estándares. JTC 1 (Joint Technical Committee). Comité parte de IEC dedicado a la tecnología de la información (informática). En el campo de las bases de datos, el subcomité SC21 (en el que participan otros organismos nacionales, como el español AENOR) posee un grupo de trabajo llamado WG 3 que se dedica a las bases de datos. Este grupo de trabajo es el que define la estandarización del lenguaje SQL entre otras cuestiones. (1.3.3) DBTG / Codasy1 Codasyl (Conference on Data System Languages) es el nombre de una conferencia iniciada en el año 1959 y que dio lugar a un organismo con la idea de conseguir un lenguaje estándar para la mayoría de máquinas informáticas. Participaron organismos privados y públicos del gobierno de Estados Unidos con la finalidad de definir estándares. Su primera tarea fue desarrollar el lenguaje COBOL y otros elementos del análisis, diseño y la programación de ordenadores. La tarea real de estandarizar esos lenguajes se la cedieron al organismo ANSI, pero las ideas e inicios de muchas tecnologías se idearon en el consorcio Codasyl. EN 1967 se crea un grupo de tareas para bases de datos (Data Base Task Group) y Codasyl pasa a denominarse DBTG grupo que definió el modelo en red de bases de datos y su integración con COBOL. A este modelo en red se le denomina modelo Codasyl o modelo DBTG y que fue finalmente aceptado por la ANSI.

(1.3.4) ANSI /X3/SPARC ANSI (American National Standards Institute) es un organismo científico de Estados  Unidos que ha definido diversos estándares en el campo de las bases de datos. X3 es la parte de ANSI encargada de los estándares en el mundo de la electrónica. Finalmente SPARC, System Planning and Repairments Committee, comité de planificación de sistemas y reparaciones es una subsección de X3 encargada de los estándares en Sistemas Informáticos en especial del campo de las bases de datos. Su logro fundamental ha sido definir un modelo de referencia para las bases de datos (que se estudiará posteriormente).

En la actualidad ANSI para Estados Unidos e ISO para todo el mundo son nombres equivalentes en cuanto a estandarización de bases de datos, puesto que se habla ya de un único modelo de sistema de bases de datos.

(1.3.5) Modelo ANSI/X3/SPARC

El organismo ANSI ha marcado la referencia para la construcción de SGBD. El modelo definido

por el grupo de trabajo SPARC se basa en estudios anteriores en los que se definían tres niveles de

abstracción necesarios para gestionar una base de datos. ANSI profundiza más en esta idea y

define cómo debe ser el proceso de creación y utilización de estos niveles. 

En el modelo ANSI se indica que hay tres modelos: externo, conceptual e interno. 

Se entiende por modelo, el conjunto de normas que permiten crear esquemas (diseños 

de la base de datos). 

Los esquemas externos reflejan la información preparada para el usuario final, el esquema conceptual

refleja los datos y relaciones de la base de datos y el esquema interno la preparación de los datos para ser almacenados. 

El esquema conceptual contiene la información lógica de la base de datos. Su estructuración y las relaciones que hay entre los datos. 

El esquema interno contiene información sobre cómo están almacenados los datos en disco. Es el esquema más cercano a la organización real de los datos. 

En definitiva el modelo ANSI es una propuesta teórica sobre cómo debe de funcionar sistema gestor de bases de datos (sin duda, la propuesta más importante). Su idea es la siguiente:

En la Ilustración 11, el paso de un esquema a otro se realiza utilizando una interfaz o función de traducción. En su modelo, la ANSI no indica cómo se debe realizar esta función, sólo que debe existir.  La arquitectura completa ( Ilustración 12) está dividida en dos secciones, la zona de definición de datos y la de manipulación. Esa arquitectura muestra las funciones realizadas por humanos y las realizadas por programas.  En la fase de definición, una serie de interfaces permiten la creación de los metadatos que se convierten en el eje de esta arquitectura. La creación de la base de datos comienza con la elaboración del esquema conceptual realizándola el administrador de la empresa (actualmente es el diseñador, pero ANSI no lo llamó así).  Ese esquema se procesa utilizando un procesador del esquema conceptual (normalmente una herramienta CASE, interfaz 1 del dibujo anterior) que lo convierte en los metadatos (interfaz 2).  La interfaz 3 permite mostrar los datos del esquema conceptual a los otros dos administradores: el administrador de la base de datos y el de aplicaciones (el desarrollador). Mediante esta información construyen los esquemas internos y externos mediante las interfaces 4 y 5 respectivamente, los procesadores de estos esquemas almacenan la información correspondiente a estos esquemas en los metadatos (interfaces 6 y 7).  En la fase de manipulación el usuario puede realizar operaciones sobre la base de datos usando la interfaz 8 (normalmente una aplicación) esta petición es transformada por el transformador externo/conceptual que obtiene el esquema correspondiente ayudándose también de los metadatos (interfaz 9). El resultado lo convierte otro transformador en el esquema interno (interfaz 10) usando también la información de los metadatos (interfaz 11). Finalmente del esquema interno se pasa a los datos usando el último transformador (interfaz 12) que también accede a los metadatos (interfaz 13) y de ahí se accede a los datos (interfaz 14). Para que los datos se devuelvan al usuario en formato adecuado para él se tiene que hacer el proceso contrario (observar dibujo).

(1.3.6) Proceso de Creación y Manipulación de una Base de Datos Actual.

El modelo ANSI de bases de datos sigue estando vigente y por ello el ciclo de vida de una base de datos continúa atendiendo a las directrices marcadas por el modelo. No obstante sí han cambiado el nombre de los recursos humanos.

Fase de Creacion: 

(9) El analista o diseñador (equivalente a un administrador de esquemas conceptuales del modelo
ANSI) utiliza una herramienta CASE para crear el esquema conceptual

(10) El administrador de la base de datos (DBA) crea el esquema interno utilizando las
herramientas
 de definición de datos del SGBD y herramientas CASE

(11) Los desarrolladores utilizan las aplicaciones necesarias para generar el esquema externo
mediante herramientas de creación de aplicaciones apropiadas y herramientas CASE

Fase de Manipulación

(12) El usuario realiza una consulta utilizando el esquema externo

(13) Las aplicaciones las traducen a su forma conceptual

(14) El esquema conceptual es traducido por la SGBD a su forma interna

(15) EL Sistema Operativo accede al almacenamiento físico correspondiente y devuelve los
datos al SGBD

(16) El SGBD transforma los datos internos en datos conceptuales y los entrega a la aplicación

(17) La aplicación muestra los datos habiéndolos traducido en su forma externa. Así los ve el usuario

(1.3.7) Estructuras Operacionales

Actualmente casi todos los sistemas gestores de base de datos poseen también la misma idea
operacional (la misma forma de funcionar con el cliente) en la que se entiende que la
base de datos se almacena en un servidor y hay una serie de clientes que pueden acceder
a los datos del mismo. Las posibilidades son: 

Estructura Cliente-Servidor. Estructura clásica, la base de datos y su SGBD están en un
servidor al cual acceden los clientes. El cliente posee software que permite al usuario enviar
instrucciones al SGBD en el servidor y recibir los resultados de estas instrucciones. Para
ello el software cliente y el servidor deben utilizar software de comunicaciones en red. 

Cliente multi-servidor. Ocurre cuando los clientes acceden a datos situados en más
de un servidor. También se conoce esta estructura como base de datos distribuida. 

El cliente no sabe si los datos están en uno o más servidores, ya que el resultado
 es el mismo independientemente de dónde se almacenan los datos. En esta estructura hay
un servidor de aplicaciones que es el que recibe las peticiones y el encargado de traducirlas a
 los distintos servidores de datos para obtener los resultados. 

Cliente-Servidor con facilidades de usuario-Servidor de base de datos. Se trata de una forma
 de conexión por el que los clientes no conectan directamente con la base de datos sino con un
intermediario (normalmente un Servidor Web) que tiene una mayor facilidad para comunicarse
 con los usuarios. Ese servidor se encarga de traducir lo que el cliente realiza a una forma
 entendible por la base de datos. 

PRACTICA 1

Por el momento son dos imagenes.

PRACTICA 2

EJERCICIO 1

A partir del siguiente enunciado se desea realiza el modelo entidad-relación.

“Una empresa vende productos a varios clientes. Se necesita conocer los datos personales de los clientes (nombre, apellidos, dni, dirección y fecha de nacimiento). Cada producto tiene un nombre y un código, así como un precio unitario. Un cliente puede comprar varios productos a la empresa, y un mismo producto puede ser comprado por varios clientes. Los productos son suministrados por diferentes proveedores. Se debe tener en cuenta que un producto sólo puede ser suministrado por un proveedor, y que un proveedor puede suministrar diferentes productos. De cada proveedor se desea conocer el CUIT, nombre y dirección”.

EJERCICIO 2

A partir del siguiente enunciado se desea realizar el modelo entidad-relación.

“Se desea informatizar la gestión de una empresa de transportes que reparte paquetes por toda España. Los encargados de llevar los paquetes son los camioneros, de los que se quiere guardar el dni, nombre, teléfono, dirección, salario y población en la que vive. De los paquetes transportados interesa conocer el código de paquete, descripción, destinatario y dirección del destinatario. Un camionero distribuye muchos paquetes, y un paquete sólo puede ser distribuido por un camionero.De las provincias a las que llegan los paquetes interesa guardar el código de provincia y el nombre. Un paquete sólo puede llegar a una provincia. Sin embargo, a una provincia pueden llegar varios paquetes.De los camiones que llevan los camioneros, interesa conocer la matrícula, modelo, tipo y potencia. Un camionero puede conducir diferentes camiones en fechas diferentes, y un camión puede ser conducido por varios camioneros”.

(1.2.4) Funcionamiento del SGBD

El esquema siguiente presenta el funcionamiento típico de un SGBD:

• El esquema anterior reproduce la comunicación entre un proceso de usuario que desea acceder a los datos y el SGBD:

• (1) El proceso lanzado por el usuario llama al SGBD indicando la porción de la base de datos que se desea tratar
• (2) El SGBD traduce la llamada a términos del esquema lógico de la base de datos. Accede al esquema lógico comprobando derechos de acceso y la traducción física (normalmente los metadatos se guardan una zona de memoria global y no en el disco)
• (3) El SGBD obtiene el esquema físico
• (4) El SGBD traduce la llamada a los métodos de acceso del Sistema Operativo que permiten acceder realmente a los datos requeridos
• (5) El Sistema Operativo accede a los datos tras traducir las órdenes dadas por el SGBD
• (6) Los datos pasan del disco a una memoria intermedia o buffer. En ese buffer se almacenarán los datos según se vayan recibiendo
• (7) Los datos pasan del buffer al área de trabajo del usuario (ATU) del proceso del usuario. Los pasos 6 y 7 se repiten hasta que se envíe toda la información al proceso de usuario.
• (8) En el caso de que haya errores en cualquier momento del proceso, el SGBD devuelve indicadores en los que manifiesta si ha habido errores o advertencias a tener en cuenta. Esto se indica al área de comunicaciones del proceso de usuario. Si las indicaciones son satisfactorias, los datos de la ATU serán utilizables por el proceso de usuario.

(1.2.3) Estructura Multicapa

El proceso que realiza un SGBD está en realidad formado por varias capas que actúan como interfaces entre el usuario y los datos. Fue el propio organismo ANSI (en su modelo X3/SPARC que luego se comenta) la que introdujo una mejora de su modelo de bases de datos en 1988 a través de un grupo de trabajo llamado UFTG (User Facilities Task Group, grupo de trabajo para las facilidades de usuario). Este modelo toma como objeto principal al usuario habitual de la base de datos y modela el funcionamiento de la base de datos en una sucesión de capas cuya finalidad es ocultar y proteger la parte interna de las bases de datos.

Desde esta óptica para llegar a los datos hay que pasar una serie de capas que desde la parte más externa poco a poco van entrando más en la realidad física de la base de datos. 

Esa estructura se muestra en la Ilustración 8.

Facilidades de Usuario

Son las herramientas que proporciona el SGBD a los usuarios para permitir un acceso más sencillo a los datos. Actúan de interfaz entre el usuario y la base de datos, y son el único elemento que maneja el usuario.

Capa de Acceso de Datos

La capa de acceso a datos es la que permite comunicar a las aplicaciones de usuario con el diccionario de datos a través de las herramientas de gestión de datos que incorpore el SGBD.

Diccionario de Datos

Se trata del elemento que posee todos los metadatos. Gracias a esta capa las solicitudes de los clientes se traducen en instrucciones que hacen referencia al esquema interno de la base de datos.

Núcleo

El núcleo de la base de datos es la encargada de traducir todas las instrucciones requeridas y prepararlas para su correcta interpretación por parte del sistema. Realiza la traducción física de las peticiones.

Sistema Operativo

Es una capa externa al Software SGBD pero es la única capa que realmente accede a los datos en sí.

(1.2.2) Recursos Humanos de las Base de Datos

Intervienen (como ya se ha comentado) muchas personas en el desarrollo y manipulación de una base de datos. Habíamos seleccionado cuatro tipos de usuarios (administradores/as, desarrolladores, diseñadores/as y usuarios/as). Ahora vamos a desglosar aún más esta clasificación.

Informáticos


Lógicamente son los profesionales que definen y preparan la base de datos. Pueden ser:

• Directivos/as. Organizadores y coordinadores del proyecto a desarrollar y máximos responsables del mismo. Esto significa que son los encargados de decidir los recursos que se pueden utilizar, planificar el tiempo y las tareas, la atención al usuario y de dirigir las entrevistas y reuniones pertinentes.
• Analistas. Son los encargados de controlar el desarrollo de la base de datos aprobada por la dirección. Normalmente son además los diseñadores de la base de datos (especialmente de los esquemas interno y conceptual) y los directores de la programación de la misma.
• Administradores/as de las bases de datos. Encargados de crear el esquema interno de la base de datos, que incluye la planificación de copia de seguridad, gestión de usuarios y permisos y creación de los objetos de la base de datos.
• Desarrolladores/as o programadores/as. Encargados de la realización de las aplicaciones de usuario de la base de datos.
• Equipo de mantenimiento. Encargados de dar soporte a los usuarios en el trabajo diario (suelen incorporar además tareas administrativas como la creación de copias de seguridad por ejemplo o el arreglo de problemas de red por ejemplo).

Usuarios

• Expertos/as. Utilizan el lenguaje de manipulación de datos (DML) para acceder a la base de datos. Son usuarios que utilizan la base de datos para gestión avanzada de decisiones.
• Habituales. Utilizan las aplicaciones creadas por los desarrolladores para consultar y actualizar los datos. Son los que trabajan en la empresa a diario con estas herramientas y el objetivo fundamental de todo el desarrollo de la base de datos.
• Ocasionales. Son usuarios que utilizan un acceso mínimo a la base de datos a través de una aplicación que permite consultar ciertos datos. Serían por ejemplo los usuarios que consultan el horario de trenes a través de Internet.

(1.2.1) Funciones. Lenguaje de los SGBD

Los SGBD tienen que realizar tres tipos de funciones para ser considerados válidos.

Función de descripción o definición

Permite al diseñador de la base de datos crear las estructuras apropiadas para integrar adecuadamente los datos. Este función es la que permite definir las tres estructuras de la base de datos (relacionadas con sus tres esquemas).

• Estructura interna
• Estructura conceptual
• Estructura externa

Esta función se realiza mediante el lenguaje de descripción de datos o DDL. Mediante ese lenguaje:

• Se definen las estructuras de datos
• Se definen las relaciones entre los datos
• Se definen las reglas que han de cumplir los datos

Función de Manipulación


Permite modificar y utilizar los datos de la base de datos. Se realiza mediante el lenguaje de modificación de datos o DML. Mediante ese lenguaje se puede:

• Añadir datos
• Eliminar datos
• Modificar datos
• Buscar datos

Actualmente se suele distinguir aparte la función de buscar datos en la base de datos (función de consulta). Para lo cual se proporciona un lenguaje de consulta de datos o DQL.

Función de Control

Mediante esta función los administradores poseen mecanismos para proteger las visiones de los datos permitidas a cada usuario, además de proporcionar elementos de creación y modificación de esos usuarios.

Se suelen incluir aquí las tareas de copia de seguridad, carga de ficheros, auditoria, protección ante ataques externos, configuración del sistema,...

El lenguaje que implementa esta función es el lenguaje de control de datos o DCL.

(1.1.7) Niveles de Abstracción de una Base de Datos

Introducción

En cualquier sistema de información se considera que se pueden observar los datos desde dos puntos de vista:

• Vista externa. Esta es la visión de los datos que poseen los usuarios del Sistema de Información.
• Vista física. Esta es la forma en la que realmente están almacenados los datos.

En un sistema orientado a procesos, los usuarios ven los datos desde las aplicaciones creadas por los programadores. Esa vista pueden ser formularios, informes visuales o en papel,... Pero la realidad física de esos datos, tal cual se almacenan en los discos queda oculta. Esa visión está reservada a los administradores.

En el caso de los Sistemas de Base de datos, se añade una tercera vista, que es la vista conceptual. Esa vista se sitúa entre la física y la externa. Se habla pues en Bases de datos de la utilización de tres esquemas para representar los datos.

Esquema Fisico

Representa la forma en la que están almacenados los datos. Esta visión sólo la requiere el administrador/a. El administrador la necesita para poder gestionar más eficientemente la base de datos.

En este esquema se habla de archivos, directorios o carpetas, unidades de disco, servidores,…

Esquema Conceptual

Se trata de un esquema teórico de los datos en el que figuran organizados en estructuras reconocibles del mundo real y en el que también aparece la forma de relacionarse los datos. Este esquema es el paso que permite modelar un problema real a su forma correspondiente en el ordenador.

Este esquema es la base de datos de todos los demás. Como se verá más adelante es el primer paso a realizar al crear una base de datos.

El esquema conceptual lo realiza diseñadores/as o analistas.

Esquema Externo

Se trata de la visión de los datos que poseen los usuarios y usuarias finales. Esa visión es la que obtienen a través de las aplicaciones. Las aplicaciones creadas por los desarrolladores abstraen la realidad conceptual de modo que el usuario no conoce las relaciones entre los datos, como tampoco conoce todos los datos que realmente se almacenan.

Realmente cada aplicación produce un esquema externo diferente (aunque algunos pueden coincidir) o vista de usuario. El conjunto de todas las vistas de usuario es lo que se denomina esquema externo global.

(1.1.6) Objetivo de los Sistemas Gestores de Base de Datos

Un sistema gestor de bases de datos o SGBD (aunque se suele utilizar más a menudo las siglas DBMS procedentes del inglés, Data Base Management System) es el software que permite a los usuarios procesar, describir, administrar y recuperar los datos almacenados en una base de datos.

En estos Sistemas se proporciona un conjunto coordinado de programas, procedimientos y lenguajes que permiten a los distintos usuarios realizar sus tareas habituales con los datos, garantizando además la seguridad de los mismos.

El éxito del SGBD reside en mantener la seguridad e integridad de los datos. Lógicamente tiene que proporcionar herramientas a los distintos usuarios. Entre las herramientas que proporciona están:

• Herramientas para la creación y especificación de los datos. Así como la estructura de la base de datos.
• Herramientas para administrar y crear la estructura física requerida en las unidades de almacenamiento.
• Herramientas para la manipulación de los datos de las bases de datos, para añadir, modificar, suprimir o consultar datos.
• Herramientas de recuperación en caso de desastre
• Herramientas para la creación de copias de seguridad
• Herramientas para la gestión de la comunicación de la base de datos
• Herramientas para la creación de aplicaciones que utilicen esquemas externos de los datos
• Herramientas de instalación de la base de datos
• Herramientas para la exportación e importación de datos
• DBMS

(1.1.5) Tipos de Sistemas de Información

Sistemas de Información Orientados a Procesos

En la evolución de los sistemas de información ha habido dos puntos determinantes, que han formado los dos tipos fundamentales de sistemas de información.

En estos sistemas de información se crean diversas aplicaciones (software) para gestionar diferentes aspectos del sistema. Cada aplicación realiza unas determinadas operaciones. Los datos de dichas aplicaciones se almacenan en archivos digitales dentro de las unidades de almacenamiento del ordenador (a veces en archivos binarios, o en hojas de cálculo, o incluso en archivos de texto).

Cada programa almacena y utiliza sus propios datos de forma un tanto caótica. La ventaja de este sistema (la única ventaja), es que los procesos son independientes por lo que la modificación de uno no afectaba al resto. Pero tiene grandes inconvenientes:

• Datos redundantes. Ya que se repiten continuamente
• Datos inconsistentes. Ya que un proceso cambia sus datos y no el resto. Por lo que el mismo dato puede tener valores distintos según qué aplicación acceda a él.
• Coste de almacenamiento elevado. Al almacenarse varias veces el mismo dato, se requiere más espacio en los discos. Luego se agotarán antes.
• Difícil acceso a los datos. Cada vez que se requiera una consulta no prevista inicialmente, hay que modificar el código de las aplicaciones o incluso crear una nueva aplicación.
• Dependencia de los datos a nivel físico. Para poder saber cómo se almacenan los datos, es decir qué estructura se utiliza de los mismos, necesitamos ver el código de la aplicación; es decir el código y los datos no son independientes.
• Tiempos de procesamiento elevados. Al no poder optimizar el espacio de almacenamiento.
• Dificultad para el acceso simultáneo a los datos. Es casi imposible de conseguir ya que se utilizan archivos que no admiten esta posibilidad. Dos usuarios no pueden acceder a los datos de forma concurrente.
• Dificultad para administrar la seguridad del sistema. Ya que cada aplicación se crea independientemente; es por tanto muy difícil establecer criterios de seguridad uniformes.

A estos sistemas se les llama sistemas de gestión de ficheros. Se consideran también así a los sistemas que utilizan programas ofimáticos (como Word o Excel por ejemplo) para gestionar sus datos (muchas pequeñas empresas utilizan esta forma de administrar sus datos). De hecho estos sistemas producen los mismos (si no más) problemas.

Sistemas de Información Orientados a los Datos. Base de Datos

En este tipo de sistemas los datos se centralizan en una base de datos común a todas las aplicaciones. Estos serán los sistemas que estudiaremos en este curso.

En esos sistemas los datos se almacenan en una única estructura lógica que es utilizable por las aplicaciones. A través de esa estructura se accede a los datos que son comunes a todas las aplicaciones.

Cuando una aplicación modifica un dato, dicho dato la modificación será visible para el resto de aplicaciones.

Ventajas

• Independencia de los datos y los programas y procesos. Esto permite modificar los datos sin modificar el código de las aplicaciones.
• Menor redundancia. No hace falta tanta repetición de datos. Sólo se indica la forma en la que se relacionan los datos.
• Integridad de los datos. Mayor dificultad de perder los datos o de realizar incoherencias con ellos.
• Mayor seguridad en los datos. Al permitir limitar el acceso a los usuarios. Cada tipo de usuario podrá acceder a unas cosas..
• Datos más documentados. Gracias a los metadatos que permiten describir la información de la base de datos.
• Acceso a los datos más eficiente. La organización de los datos produce un resultado más óptimo en rendimiento.
• Menor espacio de almacenamiento. Gracias a una mejor estructuración de los datos.
• Acceso simultáneo a los datos. Es más fácil controlar el acceso de usuarios de forma concurrente.

Desventajas

• Instalación costosa. El control y administración de bases de datos requiere de un software y hardware poderoso
• Requiere personal cualificado. Debido a la dificultad de manejo de este tipo de sistemas.
• Implantación larga y difícil. Debido a los puntos anteriores. La adaptación del personal es mucho más complicada y lleva bastante tiempo.
• Ausencia de estándares reales. Lo cual significa una excesiva dependencia hacia los sistemas comerciales del mercado. Aunque, hoy en día, una buena parte de esta tecnología está aceptada como estándar de hecho.

(1.1.4) Operaciones relacionadas con uso de ficheros en base de datos

Borrado y recuperacion de registros

Algunos de los tipos de ficheros vistos anteriormente no admiten el borrado real de datos, sino que sólo permiten añadir un dato que indica si el registro está borrado o no. Esto es interesante ya que permite anular una operación de borrado. Por ello esta técnica de marcar registros, se utiliza casi siempre en todos los tipos de archivos.

En otros casos los datos antes de ser eliminados del todo pasan a un fichero especial (conocido como papelera) en el que se mantienen durante cierto tiempo para su posible recuperación.

Fragmentacion y Compactacion de Datos

La fragmentación en un archivo hace referencia a la posibilidad de que éste tenga huecos interiores debido a borrado de datos u a otras causas. Causa los siguientes problemas:

• Mayor espacio de almacenamiento
• Lentitud en las operaciones de lectura y escritura del fichero

Por ello se requiere compactar los datos. Esta técnica permite eliminar los huecos interiores a un archivo. Las formas de realizarla son:

• Reescribir el archivo para eliminar los huecos. Es la mejor, pero lógicamente es la más lenta al requerir releer y reorganizar todo el contenido del fichero.
• Aprovechar huecos. De forma que los nuevos registros se inserten en esos huecos. Esta técnica suele requerir un paso previo para reorganizar esos huecos.

Compresión de Datos

En muchos casos para ahorrar espacio de almacenamiento, se utilizan técnicas de compresión de datos. La ventaja es que los datos ocupan menos espacio y la desventaja es que al manipular los datos hay que descomprimirlos lo que hace que la manipulación de los datos sea lenta.

Cifrado de Datos

Otra de las opciones habituales sobre ficheros de datos es utilizar técnicas de cifrado para proteger los ficheros en caso de que alguien no autorizado se haga con el fichero. Para leer un fichero de datos, haría falta descifrar el fichero. Para descifrar necesitamos una clave o bien aplicar métodos de descifrado; lógicamente cuanto mejor sea la técnica de cifrado, más difícil será descifrar los datos mediante la fuerza bruta.

(1.1.3) Archivos

Los ficheros o archivos son la herramienta fundamental de trabajo en una computadora todavía a día de hoy. Las computadoras siguen almacenando la información en ficheros, eso sí de estructura cada vez más compleja.
Los datos deben de ser almacenados en componentes de almacenamiento permanente, lo que se conoce como memoria secundaria (discos duros u otras unidades de disco). En esas memorias, los datos se estructuran en archivos (también llamados ficheros).
Un fichero es una secuencia de números binarios que organiza información relacionada a un mismo aspecto.
En general sobre los archivos se pueden realizar las siguientes operaciones:

• Abrir (open). Prepara el fichero para su proceso.
• Cerrar (close). Cierra el fichero impidiendo su proceso inmediato.
• Leer (read). Obtiene información del fichero.
• Escribir (write). Graba información en el fichero.
• Posicionarse (seek). Coloca el puntero de lectura en una posición concreta del mismo (no se puede realizar en todos los tipos de ficheros).
• Fin de fichero (eof). Indica si hemos llegado al final del fichero.

Cuando los ficheros almacenan datos, se dice que constan de registros. Cada registro contiene datos relativos a un mismo elemento u objeto. Por ejemplo en un fichero de personas, cada registro contiene datos de una persona. Si el archivo contiene datos de 1000 personas, constará de 1000 registros.

A continuación se explican los tipos más habituales de ficheros.

Ficheros Secuenciales

En estos ficheros, los datos se organizan secuencialmente en el orden en el que fueron grabados. Para leer los últimos datos hay que leer los anteriores. Es decir leer el registro número nueve, implica leer previamente los ocho anteriores.

Ventajas

• Rápidos para obtener registros contiguos de una base de datos
• No hay huecos en el archivo al grabarse los datos seguidos, datos más compactos.
• Consultas muy lentas al tener que leer todos los datos anteriores al dato que queremos leer
• Algoritmos de lectura y escritura más complejos
• No se pueden eliminar registros del fichero (se pueden marcar de manera especial para que no sean tenidos en cuenta, pero no se pueden borrar)
• El borrado provoca archivos que no son compactos
• La ordenación de los datos requiere volver a crearle de nuevo

Ficheros de Acceso Directo o Aleatorio

Se puede leer una posición concreta del fichero, con saber la posición (normalmente en bytes) del dato a leer. Cuando se almacenan registros, posicionarnos en el quinto registro se haría de golpe, lo único necesitamos saber el tamaño del registro, que en este tipo de ficheros debe de ser el mismo. Suponiendo que cada registro ocupa 100 bytes, el quinto registro comienza en la posición 400. Lo que se hace es colocar el llamado puntero de archivo en esa posición y después leer.

ventajas

• Acceso rápido al no tener que leer los datos anteriores
• La modificación de datos es más sencilla
• Permiten acceso secuencial
• Permiten leer y escribir a la vez
• Aptos para organizaciones relativas directas, en las que la clave del registro se relaciona con su posición en el archivo

desventajas

Salvo en archivos relativos directos, no es apto por sí mismo para usar en bases de datos, ya que los datos se organizan en base a una clave

No se pueden borrar datos (sí marcar para borrado, pero generarán huecos)

Las consultas sobre multitud de registros son más lentas que en el caso anterior.

Ficheros Secuenciales Encadenados

Son ficheros secuenciales gestionados mediante punteros, datos especiales que contienen la dirección de cada registro del fichero. Cada registro posee ese puntero que indica la dirección del siguiente registro y que se puede modificar en cualquier momento. El puntero permite recorrer los datos en un orden concreto.

Cuando aparece un nuevo registro, se añade al final del archivo, pero los punteros se reordenan para que se mantenga el orden.

ventajas

El fichero mantiene el orden en el que se añadieron los registros y un segundo orden en base a una clave

La ordenación no requiere reorganizar todo el fichero, sino sólo modificar los punteros

Las mismas ventajas que el acceso secuencial

En esta caso sí se borran los registros y al reorganizar, se perderán definitivamente.

desventajas

No se borran los registros, sino que se marcan para ser ignorados. Por lo que se malgasta espacio

Añadir registros o modificar las claves son operaciones que requieren re calcular los punteros.

Ficheros Secuenciales Indexados

Se utilizan dos ficheros para los datos, uno posee los registros almacenados de forma secuencial, pero que permite su acceso aleatorio. El otro posee una tabla con punteros a la posición ordenada de los registros. Ese segundo fichero es el índice, una tabla con la ordenación deseada para los registros y la posición que ocupan en el archivo.

El archivo de índices posee unas cuantas entradas sólo en las que se indica la posición de ciertos valores claves en el archivo (cada 10, 15 ,20,... registros del archivo principal se añade una entrada en el de índices).

El archivo principal tiene que estar siempre ordenado y así cuando se busca un registro, se busca su valor clave en la tabla de índices, la cual poseerá la posición del registro buscado. Desde esa posición se busca secuencialmente el registro hasta encontrarlo.

Existe un archivo llamado de desbordamiento u overflow en el que se colocan los nuevos registros que se van añadiendo (para no tener que ordenar el archivo principal cada vez que se añade un nuevo registro) este archivo está desordenado. Se utiliza sólo si se busca un registro y no se encuentra en el archivo principal. En ese caso se recorre todo el archivo de overflow hasta encontrarlo.

Para no tener demasiados archivos en overflow (lo que restaría velocidad), cada cierto tiempo se reorganiza el archivo principal. Ejemplo:

ventajas

• El archivo está siempre ordenado en base a una clave
• La búsqueda de datos es rapidísima
• Permite la lectura secuencial (que además será en el orden de la clave)
• El borrado de registros es posible (aunque más problemático que en el caso anterior)

desventajas

• Para un uso óptimo hay que reorganizar el archivo principal y esta operación es muy costosa ya que hay que reescribir de nuevo y de forma ordenada todo el archivo.
• La adición de registros requiere más tiempo que en los casos anteriores al tener que re ordenar los índices.

Ficheros Indexados Encadenados

Utiliza punteros e índices, es una variante encadenada del caso anterior. Hay un fichero de índices equivalente al comentado en el caso anterior y otro fichero de tipo encadenado con punteros a los siguientes registros. Cuando se añaden registros se añaden en un tercer registro llamado de desbordamiento u overflow. En ese archivo los datos se almacenan secuencialmente, se accede a ellos si se busca un dato y no se encuentra en la tabla de índices.

ventajas

Posee las mismas ventajas que los archivos secuenciales indexados, además de una mayor rapidez al reorganizar el fichero (sólo se modifican los punteros)

desventajas

Requieren compactar los datos a menudo para reorganizar índices y quitar el fichero de desbordamiento.

(1.1.2) Sistemas de Información

Según la RAE, la definición de sistema es “Conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre sí contribuyen a un determinado objeto” .
La clientela fundamental del profesional de la informática es la empresa. La empresa se puede entender como un sistema formado por diversos objetos: el capital, los recursos humanos, los inmuebles, los servicios que presta, etc.
El sistema completo que forma la empresa, por otra parte, se suele dividir en los siguientes subsistemas:

• Subsistema productivo. También llamado subsistema real o físico. Representa la parte de la empresa encargada de gestionar la producción de la misma.
• Subsistema financiero. Encargado de la gestión de los bienes económicos de la empresa
• Subsistema directivo. Encargado de la gestión organizativa de la empresa

Hay que hacer notar que cada subsistema se asocia a un departamento concreto de la empresa.

Sistemas de Informacion


Los sistemas que aglutinan los elementos que intervienen para gestionar la información que manejan los subsistemas empresariales es lo que se conoce como Sistemas de Información. Se suele utilizar las siglas SI o IS (de Information Server) para referirse a ello).
Realmente un sistema de información sólo incluye la información que nos interesa de la empresa y los elementos necesarios para gestionar esa información.
Un sistema de información genérico está formado por los siguientes elementos:

• Recursos físicos. Carpetas, documentos, equipamiento, discos,...
• Recursos humanos. Personal que maneja la información
• Protocolo. Normas que debe cumplir la información para que sea manejada (formato de la información, modelo para los documentos,...)

Las empresas necesitan implantar estos sistemas de información debido a la competencia que las obliga a gestionar de la forma más eficiente sus datos para una mayor calidad en la organización de las actividades de los subsistemas empresariales.

Componentes de un Sistema de Información Electrónico


En el caso de una gestión electrónica de la información (lo que actualmente se considera un sistema de información electrónico), los componentes son:

• Datos. Se trata de la información relevante que almacena y gestiona el sistema de información. Ejemplos de datos son: Sánchez, 12764569F, Calle Mayo 5, Azul.
• Hardware. Equipamiento físico que se utiliza para gestionar los datos. cada uno de los dispositivos electrónicos que permiten el funcionamiento del sistema de información.
• Software. Aplicaciones informáticas que se encargan de la gestión de la base de datos y de
• Recursos humanos. Personal que maneja el sistema de información

(1.1.1) La necesidad de gestionar datos

En el mundo actual existe una cada vez mayor demanda de datos. Esta demanda siempre ha sido patente en empresas y sociedades, pero en estos años la demanda todavía de ha disparado más debido al acceso multitudinario a Internet.
El propio nombre Informática hace referencia al hecho de ser una ciencia que trabaja con información. Desde los albores de la creación de ordenadores, la información se ha considerado como uno de los pilares de las computadoras digitales. Por ello las bases de datos son una de las aplicaciones más antiguas de la informática.
En informática se conoce como dato a cualquier elemento informativo que tenga relevancia para el sistema. Desde el inicio de la informática se ha reconocido al dato como al elemento fundamental de trabajo en un ordenador. Por ello se han realizado numerosos estudios y aplicaciones para mejorar la gestión que desde las computadoras se realiza de los datos.
Inicialmente los datos que se necesitaba almacenar y gestionar eran pocos, pero poco a poco han ido creciendo. En la actualidad las numerosas aplicaciones de Internet han producido enormes sistemas de información que incluso para poder gestionarles requieren decenas de máquinas haciendo la información accesible desde cualquier parte del planeta y en un tiempo rápido. Eso ha requerido que la ciencia de las bases de datos esté en continua renovación para hacer frente a esas enormes necesidades.
Pero incluso podemos remontarnos más al hablar de datos. El ser humano desde siempre ha necesitado gestionar datos; de esta forma se controlaban almacenes de alimentos, controles de inventario y otras muchos sistemas de datos. Como herramienta el ser humano al principio sólo poseía su memoria y cálculo y como mucho la ayuda de sus dedos.
La escritura fue la herramienta que permitió al ser humano poder gestionar bases cada vez más grandes de datos. Además de permitir compartir esa información entre diferentes personas, también posibilitó que los datos se guardaran de manera continua e incluso estuvieran disponibles para las siguientes generaciones. Los problemas actuales con la privacidad ya aparecieron con la propia escritura y así el cifrado de datos es una técnica tan antigua como la propia escritura para conseguir uno de los todavía requisitos fundamentales de la gestión de datos, la seguridad.

Para poder almacenar datos y cada vez más datos, el ser humano ideó nuevas herramientas archivos, cajones, carpetas y fichas en las que se almacenaban los datos.
Antes de la aparición del ordenador, el tiempo requerido para manipular estos datos era enorme. Sin embargo el proceso de aprendizaje era relativamente sencillo ya que se usaban elementos que el usuario reconocía perfectamente.
Por esa razón, la informática adaptó sus herramientas para que los elementos que el usuario maneja en el ordenador se parezcan a los que utilizaba manualmente. Así en informática se sigue hablado de ficheros, formularios, carpetas, directorios, etc..

Access 2007

Crear base de datos y tabla

TIPOS DE RELACIÓN ENTRE TABLAS

Tipo de relación entre tablas 1 a 1

Relacion 1 a muchos

Tipo de relación varios a varios