Introducción a los Sistemas de Bases de Datos (2)

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1 Introducción a los Sistemas de Bases de Datos (2)
Francisco Moreno Universidad Nacional Medellín 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

2 Niveles de abstracción de una BD
Percepción de una BD según el tipo de usuario (final, especialista o administrador) Arquitectura ANSI/SPARC* Base para la independencia de datos * American National Standards Institute/Systems Planification and Requirements Committee 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

3 Arquitectura ANSI/SPARC
Nivel de visión o externo (vistas parciales de la BD) Inventario Ventas Contabilidad Correspondencia 1/muchos Nivel conceptual/lógico (vista global de la BD) BD conceptual BD lógica Correspondencia 1/1 Nivel físico (almacenamiento de la BD) BD física 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

4 Nivel de visión/externo
El más cercano a los usuarios finales Percepción de la BD por parte de los usuarios finales Tantas visiones como tipos de usuarios haya Cada visión de usuario final se puede considerar como un subesquema 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

5 Nivel de visión Cada visión ofrece su representación de los datos de
la BD Visión Secretaria Fechas con formato: (dd-mm-yy) Visión Contador Fechas con formato: (yyyy-dd-mm) BD 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

6 Nivel de visión Una visión de usuario podría incluir:
Datos Agregados: Totales por Dpto Datos Derivados: Sueldo total = básico + comisión Datos Calculados: Edad de una persona (inferida a partir de su fecha de nacimiento) Note que en una BD convencional este tipo de datos posiblemente no están almacenados explícitamente en la BD 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

7 BD Visión de un usuario Total sueldo por Dpto Salario + Comisión
Cédula Nombre Salario Comisión Dpto 712123 Alesha Dixon 100 5 Ciencias 435422 Madonna 50 10 342311 Björk Medicina 898765 Lorde 200 231452 Cheryl Cole 546897 Bruno Mars Artes 717234 Boy George 20 BD Total Dpto 220 Ciencias 315 Medicina 175 Artes Visión de un usuario Total sueldo por Dpto Salario + Comisión 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

8 Nivel de visión Los conceptos de dato agregado, derivado y calculado significan, en general, que un dato se genera a partir de otro(s) Puede haber a su vez: datos agregados derivados datos agregados calculados etc. 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

9 Nivel conceptual Nivel mediador entre los otros dos niveles
Interesante para el usuario especialista Se ocupa de los datos almacenados en la BD física y las relaciones entre ellos Descripción semántica de los datos que conforman la BD Soporta a cada visión de usuario externa 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

10 Nivel conceptual Es una visión completa de todos los requisitos y elementos de interés para la organización Incluye restricciones sobre los datos La descripción del nivel conceptual no debe tener detalles dependientes del almacenamiento Es un lenguaje de muy alto nivel El nivel lógico es un refinamiento (ofrece más detalles) que el modelo conceptual 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

11 Nivel físico Interno Más cercano a la máquina
Interesa al usuario administrador y al especialista Esquema físico: Descripción y tipos de datos (tamaño y precisión), tipos de índices y de estructuras de almacenamiento usadas, de acuerdo con un SGBD particular 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

12 Nivel físico Describe cómo se almacenan los datos en términos de estructuras de datos específicas Se encarga de: - Reservar espacio para los datos e índices - Comprimir los datos - Encriptar los datos 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

13 Independencia de los datos
Es uno de los objetivos de la arquitectura ANSI/SPARC Permite modificar la definición de un nivel sin afectar (en lo posible) el nivel inmediatamente superior Sin independencia de datos se requeriría mucho esfuerzo para cambiar las aplicaciones de tal forma que se adapten al nuevo esquema de la BD. Hay dos tipos: física y lógica 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

14 Independencia física Se presenta entre el nivel conceptual y el nivel físico Un cambio en el esquema físico (e.g., usar otras estructuras de almacenamiento) no conduce a cambios en el esquema conceptual Ej. Cambiar el tipo de índice de un atributo: B+ por hash, ¿con qué propósito se hace este tipo de cambios? Inmunidad del esquema conceptual ante cambios del esquema físico 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

15 Apuntadores a los registros de datos
60 70 Árbol B+ 55 60 65 70 90 Apuntadores a los registros de datos Pares 70  60  90 Función Hash: por simplicidad supóngase: Pares e Impares Apuntadores a los registros de datos Impares 65  55 4/14/2017 Curso de Bases de Datos Apuntadores a los registros de datos

16 Independencia lógica Se presenta entre el nivel de visión y el nivel conceptual Significa que un cambio en el nivel conceptual no debe implicar un cambio en el nivel de visión Es más difícil de lograr. ¿Por qué? 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

17 Independencia lógica Algunos de los posibles cambios en el nivel
conceptual: Adición de elementos (atributos, entidades, etc.)  Ej. La adición de un atributo obligatorio puede afectar a los subesquemas externos Eliminación de elementos  La eliminación de un atributo puede afectar a los subesquemas externos 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

18 Diferencias entre los niveles
Vista externa 1 Vista externa 2 Cod Inicial Nombre Apellido NroEmp Nombre Completo Edad Correspondencias Externa / Conceptual Nivel conceptual Cod Nombre Apellido FNac Salario Correspondencia Conceptual / Interna Struct empleado{ date fecha_nac float salario string apellido [20] string nombre [20] int código Struct empleado *proximo} Nivel interno 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

19 La descripción completa de una BD se denomina esquema
Cada visión de usuario tiene su esquema (subesquema), existe un esquema conceptual/lógico y uno interno Existen correspondencias (mappings): - entre cada subesquema externo y el conceptual - entre el esquema conceptual y el interno Estas correspondencias le permiten al SGBD saber, e.g., un elemento conceptual con cual elemento del nivel físico se corresponde 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

20 En teoría debería existir un lenguaje de descripción para cada esquema (nivel)*
Sin embargo, en la práctica en muchos SGBD el esquema lógico queda fusionado con la especificación del esquema interno * No siempre sucede así en los SGBD actuales… 4/14/2017 Curso de Bases de Datos

21 Captar lo que le interesa a la organización
Concepto de modelo La realidad concreta, con todos sus detalles no se puede captar y hay detalles que NO interesan: N observadores de un fenómeno tendrán al menos N percepciones, posiblemente distintas, del mismo fenómeno Modelo: Herramienta para comunicar y plasmar la representación de algún fenómeno del mundo real Esa representación ayuda a la comprensión del fenómeno Captar lo que le interesa a la organización 4/14/2017 Curso Bases de Datos

22 Modelo conceptual (1/4) Un modelo conceptual, en BD, es una descripción de alto nivel de la estructura de la BD, independiente del SGBD que se vaya a usar El diseño de un modelo conceptual parte de la especificación de requisitos 4/14/2017 Curso Bases de Datos

23 Modelo conceptual(2/4) El propósito del modelo conceptual es describir la estructura de los datos de la BD, en vez de las estructuras de almacenamiento que se requerirán para manejar dichos datos Se expresa mediante un lenguaje de alto nivel Es un modelo de datos que describe un conjunto de conceptos de una realidad y cómo se relacionan entre ellos 4/14/2017 Curso Bases de Datos

24 Modelo conceptual(3/4) Características deseables:
Expresividad: Representación de gran variedad de restricciones Simplicidad: Usualmente es fácil de comprender por los usuarios Minimalidad: Un concepto no se puede expresar con otros conceptos Formalidad: Conceptos con interpretación única, precisa y bien definida 4/14/2017 Curso Bases de Datos

25 Modelo conceptual(4/4) Los modelos conceptuales más usados para BD son
- Entidad Relación (E-R)  El más usado y base del curso - Semántico - Diagrama de clases de UML 4/14/2017 Curso Bases de Datos

26 Modelo lógico (1/3) Un modelo lógico en BD es una descripción de la estructura de la BD Puede ser procesado por un SGBD El diseño de un modelo lógico parte de un modelo conceptual Sigue siendo un lenguaje de alto nivel pero más detallado que el modelo conceptual 4/14/2017 Curso Bases de Datos

27 Modelo lógico (2/3) Los modelos lógicos más usados son:
Relacional  El más usado y base del curso Objeto – Relacional Objetual puro Anteriores (primitivos): Red Jerárquico  Similitud con la organización jerárquica de los documentos XML… 4/14/2017 Curso Bases de Datos

28 Modelo lógico(3/3) La elección del modelo lógico depende de la clase de modelo soportado por el tipo de SGBD, NO de un SGBD específico (es decir, el diseño del modelo lógico se efectúa igual para todos los SGBD relacionales porque todos soportan el modelo relacional) El modelo lógico está entre el modelo conceptual y el modelo físico * * Sin embargo, en algunos SGBD la especificación del modelo lógico queda fusionada con elementos del modelo físico. 4/14/2017 Curso Bases de Datos

29 Modelo físico Un modelo físico es una descripción de la implantación de una BD en disco Describe las estructuras de almacenamiento y las técnicas para accesar los datos El diseño de un modelo físico depende de un SGBD específico 4/14/2017 Curso Bases de Datos

30 Modelo Conceptual Modelo Lógico Modelo Físico
E-R Requisitos Clases Semántico Modelo Conceptual Independiente del SGBD Red Primitivos Jerárquico Dependiente del tipo de SGBD Modelo Lógico Relacional Objetual Objeto - Relacional Dependiente del SGBD: Oracle, MySQL, SQL Server, DB2, … Modelo Físico 4/14/2017 Curso Bases de Datos

31 Se presentarán los modelos conceptuales E-R y semántico
Como modelo lógico se presentará el relacional El modelo conceptual de clases y el lógico objeto-relacional se presentan en otros cursos Se comienza con el modelo E-R… 4/14/2017 Curso Bases de Datos