Introducción a las Bases de Datos

ICI-104 – Informática para Ingeniería

La gestión de archivos físicos, por lo general, es insuficiente para gestionar la información de una organización. Algunos problemas que presenta son:

Ocupan demasiado espacio físico.
Su búsqueda es lenta.
Su actualización y optimización es complicada.
Los archivos pueden estar dispersos por los distintos departamentos (esto puede ocasionar repeticiones o carencias de archivos).
Los métodos para controlar la seguridad son muy complejos y con resultados que pueden ser precarios.

Las bases de datos pretenden solucionar todos estos problemas. Una base de datos es un conjunto integrado de datos interrelacionados, junto con una serie de aplicaciones para su manejo, accesibles simultáneamente por diferentes usuarios y programas.

Características de las Bases de Datos

Control centralizado de los datos.
Integridad de los datos.
Minimización de las repeticiones.
Independencia de los datos y las aplicaciones.
Acceso concurrente a los datos.
Coste mínimo de almacenamiento y mantenimiento.
Versatilidad para la representación de relaciones.
Establecimiento de medidas de seguridad.
Facilidad para el cambio, actualización y optimización.

Evolución de las Bases de Datos

La evolución de las bases de datos a lo largo del tiempo se puede dividir en tres grandes periodos:

Primera Etapa

La mayoría de los archivos se organizaban de modo secuencial simple, mientras que el software ya ejecutaba las órdenes y comandos de entrada y salida de los primeros periféricos y dispositivos de almacenamiento.
La organización de los datos en los programas de aplicaciones era realizada, de manera muy elemental, por la codificación empleada.
Su funcionamiento se basaba en la utilización de archivos secuenciales en cinta, muy simples.
La dependencia de datos en estos programas era absolutamente nula.

Segunda Etapa

La segunda etapa se caracterizó por el reconocimiento de la naturaleza cambiante de los archivos, y por tanto de los dispositivos de almacenamiento y sus contenidos.
En ella, se pretendió inmunizar y proteger al programador de los múltiples efectos de las variantes que introducía el hardware.
Estas variantes no alteraban la estructura lógica del dato, siempre que no se introdujesen cambios en los entonces eternos contenidos de los registros ni en su estructura fundamental.
El problema entonces residía en que, todavía, estos diseños eran útiles para una sola aplicación, lo que se traduce, al igual que en la primera etapa, en una abundante redundancia en los archivos.
En esta etapa, las estructuras de datos eran, por lo general, de tipo secuencial: secuencial indexado o acceso directo.
Atendiendo a la organización física y lógica, ya diferenciadas, las relaciones entre estas se realizaban de forma muy débil.

Tercera Etapa

La principal característica de esta etapa fue la mejora en las características de las bases de datos, incluyendo facilidades que perfeccionaban la evolución de los datos sin que esto incurriese en costosos gastos de mantenimiento.
Se proveyó de medios para que el administrador de datos pudiese ejercer, a la vez, de controlador, custodiando los mismos para asegurar que la organización de estos sea siempre la mejor para un usuario en general, sin necesitar poseer amplios conocimientos del funcionamiento de un sistema gestor.
La facilidad de migración de datos, a la par con la disposición de procedimientos eficaces para controlar la seguridad y la integridad de estos, permitieron que unas primeras empresas pioneras, de campos muy diferentes a la informática, adquiriesen personal y software para controlar sus diferentes campos.
El diseño de las bases de datos se realizó de modo que proporcionasen respuestas a tipos de problemas y cuestiones no previstas por el diseñador, conteniendo un lenguaje para la descripción de datos que usaba el DBM: un lenguaje de órdenes para el programador, y a la vez, un lenguaje de interrogación para el usuario.

Estructura y Arquitectura de una Base de Datos

Una base de datos almacena información de una serie de objetos de datos: entidades, relaciones o dependencias entre entidades, índices, consultas, formularios, reportes, etc. Cada entidad tiene una serie de atributos (campos) y un contenido determinado. Para facilitar acceso rápido a los registros de cada entidad se puede crear una determinada clave asociada a archivos de índice.

Los programas que permiten gestionar las bases de datos se denominan SGBD o Sistemas de Gestión de Base de Datos. Una característica fundamental de un SGBD es que puede trabajar con diferentes bases de datos, por ejemplo: Almacén, Biblioteca, Agenda, etc.

Hay que diferenciar y no confundir el concepto de base de datos (entidades u objetos de información) con el SGBD (programa que maneja la base de datos, también denominado gestor o motor de base de datos). Sin embargo, es muy habitual que bajo la denominación de base de datos se haga referencia tanto al programa (SGBD) como a la información (base de datos propiamente dicha). Por ejemplo, se dice que los programas Oracle o Access son bases de datos cuando corresponde decir que son SGBD que permiten crear, modificar y actualizar bases de datos.

Arquitectura de una Base de Datos: Tres Niveles

La arquitectura de una base de datos se divide en tres niveles:

Nivel Externo

Es el nivel utilizado por el usuario individual. Esto quiere decir que los usuarios más básicos pueden ser programadores y usuarios finales.
Cada usuario dispone de un lenguaje convencional, que en caso del programador puede ser más específico.
En el caso de un usuario final, este lenguaje es un lenguaje de consulta, más orientado a usuarios.
Ejemplo:
- Lenguaje Visual Basic o C: lenguajes anfitriones.
- Access, SQL: sub-lenguajes.
- DBSE: lenguaje arquitectónico.

Nivel Conceptual

Mediante una vista conceptual, la base de datos nos muestra en forma de presentación toda la información contenida en la base de datos. Esta forma de presentación puede ser muy diferente a la forma en que percibe los datos cualquier usuario final, es decir, debe ser un panorama de datos tal como son, y no como los perciben los usuarios en general. Esto puede ser debido a las limitaciones conceptuales del usuario, a las limitaciones del lenguaje, o bien al equipo que con ese fin se esté utilizando.
El nivel conceptual se define mediante un esquema conceptual, el cual incluye la definición de cada uno de los tipos de registros (también llamados entidades).
El esquema conceptual no debe asociarse a las representaciones de campos almacenados tales como punteros, índices, etc.
Si el esquema conceptual se desarrolla de forma independiente de los datos, entonces el esquema externo definido en base al esquema conceptual será también independiente de los datos.

Nivel Interno

Es una representación de bajo nivel de toda la base de datos y se compone de varias ocurrencias, de varios tipos de registros.
El nivel interno todavía está a un paso del nivel físico ya que no se manejan los registros fijos.
La vista interna se define a través de un esquema interno el cual no sólo define los diversos tipos de registros almacenados, sino también especifica los índices asociados, representación de los campos almacenados, secuencia física de los registros, etc.