Sgbd

Cap´
ıtulo 6

Bases de datos
6.1 Bases de datos y SGBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.2 El modelo entidad-relaciń . . . . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . 155
6.3 Modelos de datos basados en registros . . . . . . . . . . . . . . 158
6.4 Lenguajes asociados a los SGBD . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.5 Elementos de un SGBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.6 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
6.7 Comentarios bibliogr´ficos . . . . . . .
a . . . . . . . . . . . . . . 165

6.1 Bases de datos y SGBD
6.1.1 Archivos y SGA
En el cap´ ıtulo 2 se vio la posibilidad que tienen los computadores
de trabajar con datos elementales (tales como n´meros reales, enteros,
u
caracteres y valores l´gicos) o de organizarlos en estructuras m´s com-
o a
plejas, tales como vectores o tablas. En el 4 se introdujeron los archivos
como organizaciń b´sica de la informaciń, almacenada en un disposi-
oa o
tivo f´
ısico; entonces no fue preciso distinguir en ellos ningń tipo de or-
u
ganizaciń: pod´ considerarse como listas de elementos de caracteres.
o ıan
Ahora interesa considerar un archivo como una lista de datos del
mismo tipo, cada dato de un archivo es un registro, y puede tener una
estructura compuesta por varios datos de distinto tipo, llamados cam-
pos. Considerando el fichero de los alumnos de un colegio como s´ ımil

152 Cap´
ıtulo 6. Bases de datos

de archivo, cada ficha es un registro, y cada dato consignado en ella
constituye un campo.
La utilizaciń de los archivos en inform´tica ha permitido desarrollar
o a
programas de aplicaciń en areas muy diversas: el fichero de socios de
o ´
una biblioteca, el de su fondo bibliogr´fico, el de clientes de cualquier
a
empresa, el de proveedores, el de art´ ıculos de un inventario, etc. Los
programas desarrollados para gestionar archivos se llaman en general
sistemas de gestiń de archivos (SGA). Debido a su directa aplicabilidad,
o
la utilizaciń de los archivos y los SGA han evolucionado much´
o ısimo en
los ultimos aõs, originando las bases de datos y, correspondientemente,
´ n
los programas dedicados a su gestiń.o

6.1.2 Bases de datos y SGBD
Hablando en t´rminos muy amplios, una base de datos consiste en
e
una colecciń de datos, organizados de forma integrada en archivos, junto
o
con un conjunto de programas dedicados a su gestiń. Estos programas
o
forman los sistemas de gestiń de bases de datos (SGBD).
o
Al igual que los SGA, los SGBD son programas destinados principal-
mente a almacenar, manipular y recuperar la informaciń, y desempeãn
o n
operaciones que suelen tener lugar a diario: altas y bajas de clientes,
apuntes en las cuentas bancarias, adquisiciń y p´rdida de libros o su
o e
pr´stamo y devoluciń, elaboraciń de informes sobre los clientes o so-
e o o
cios morosos, sobre las calificaciones de los alumnos de un curso en una
asignatura y un largo etc´tera.
e
Sin embargo, en los SGA el programador deb´ controlar artesanal-
ıa
mente m´ltiples detalles, tales como la descripciń pormenorizada de los
u o
datos, su almacenamiento en los dispositivos, la concordancia de cada
rutina que maneje esos datos con la descripciń de los mismos, la con-
o
cordancia de los datos cuando se repitan en distintos archivos, etc. M´s
a
ań, el programador es responsable de que cada modificaciń de los datos
u o
o de los programas se vea reflejada en todos esos puntos.
En cambio, los SGBD controlan autom´ticamente operaciones como
a
el almacenamiento de los datos en los dispositivos f´
ısicos, as´ como el
ı

153
6.1. Bases de datos y SGBD

acceso de los programas a los mismos; adem´s, aseguran la consistencia
a
de los datos repetidos y de los programas que los manejan, etc.
Gracias a estas ventajas, con los SGBD es posible concentrar m´s a
atenciń en el problema (a su nivel) y mucha menos en los detalles (de
o
bajo nivel) de su implantaciń f´
o ısica (o interna), lo que facilita enor-
memente el dise˜ o, desarrollo y mantenimiento de las bases de datos y
n
permite, por lo tanto, afrontar otras de gran envergadura.

Conclusiń
o
En resumen, los SGA consisten en agregados de programas y archi-
vos, aãdidos por el programador para cubrir ad hoc necesidades nuevas.
n
En cambio, los SGBD son sistemas “integrados” de programas y archi-
vos, diseãdos con el prop´sito espec´
n o ıfico de desarrollar y gestionar bases
de datos, como indica su nombre, de acuerdo con un plan general.
Por ello, la funcionalidad de los SGBD es superior a la de los SGA.
M´s concretamente, se pueden identificar las siguientes diferencias entre
a
ambos tipos de sistemas:

• En general, los SGA consisten en aglomerados de programas y ar-
chivos r´
ıgidos, puesto que se han agregado sucesivamente para re-
solver s´lo operaciones muy concretas. Por el contrario, los SGBD
o
se caracterizan por una gran flexibilidad, permitiendo la reestruc-
turaciń de la informaciń gestionada, la incorporaciń de nuevas
o o o
aplicaciones, o la modificaciń de las existentes manteniendo la
o
organizaciń global.
o

• La informaciń de los SGA presenta frecuentemente redundancias
o
innecesarias. La repeticiń de los datos en los diversos archivos
o
es ineficiente: adem´s de hacer un mal aprovechamiento de la
a
memoria, aumenta y dificulta a la vez las operaciones de consulta
y mantenimiento de esa informaciń. La redundancia de los datos
o
lleva aparejado adem´s el riesgo de que esos datos repetidos no
a
concuerden (inconsistencia), lo que se supera en los SGBD gracias
a su alto grado de integraciń.
o

154 Cap´

• Por lo comń, los SGA estń implantados en sistemas operativos
u a
monousuario, por lo que carecen de mecanismos para atender a
diferentes personas desde diferentes puntos. En cambio, los SGBD
estń diseãdos muchas veces para funcionar en sistemas multiu-
a n
suario, pudiendo atender consultas y actualizaciones de los datos
que se solicitan al mismo tiempo, y estń dotados con mecanis-
a
mos para garantizar la seguridad y confidencialidad de los datos en
sistemas multiusuario.

• Los SGA carecen en general de protecciń frente a fallos del sis-
o
tema. En cambio, los SGBD disponen de los mecanismos necesa-
rios para recuperar la informaciń en caso de necesidad.
o

Por consiguiente, los SGBD aventajan a los SGA en muchos aspec-
tos. Aunque se ha seãlado el inconveniente de que, al ser sistemas m´s
n a
complejos y potentes, tienen mayores requerimientos de hardware y soft-
ware, este problema se est´ atenuando con el aumento de potencia que
a
los computadores personales estń experimentando hoy en d´ y con el
a ıa
abaratamiento del software.
A pesar de las ventajas que suponen las bases de datos, debe ad-
vertirse que el buen diseõ de una base de datos no es una cualidad
n
intr´
ınseca de los SGBD, as´ como tampoco son propios de los SGA los
ı
defectos de un mal diseõ o desarrollo. Una base de datos desarrollada
n
con un SGA puede resultar segura, funcionar en un entorno multiusua-
rio y estar exenta de redundancias (en la informaciń) aunque, eso s´
o ı,
debe ser el desarrollador quien se preocupe de mantener esas cualida-
des, mientras que un SGBD asume algunas de esas responsabilidades y
facilita muchas otras.

6.1.3 Niveles de una base de datos
La complejidad de una base de datos puede superarse dotando al
sistema de una organizaciń l´gica que facilite su manejo. Segń las
oo u
normas del ANSI/SPARC1 ([Stu75]), esta organizaciń debe constar de
o
1
American National Standard Institute.

155
´
6.2. El modelo entidad-relacion

los tres niveles siguientes, de m´s pr´ximo al problema a m´s cercano a
a o a
la m´quina:
a

• Nivel interno o f´ısico, formado por los detalles de la organizaciń
o
f´
ısica de la base de datos, tales como la representaciń escogida de
o
los datos a bajo nivel y el almacenamiento real de los datos en los
discos u otros dispositivos f´ısicos.

• Nivel conceptual o l´gico donde se describe, a alto nivel, la infor-
o
maciń de la base de datos, ignorando los detalles de su almace-
o
namiento.

• Nivel externo o de visiń, que comprende las visiones particulares
o
que tienen de la base de datos los distintos usuarios, ya sean usua-
rios finales o programadores, con frecuencia en distintos lenguajes.
Estos ultimos ven la descripciń de la informaciń en sus lenguajes
´ o o
respectivos.

6.2 El modelo entidad-relaciń
o
Un modelo de datos es un enfoque adoptado para formalizar la in-
formaciń del mundo real que ata˜e a una base de datos. En el nivel
o n
conceptual y l´gico, existen dos grupos de modelos: los basados en ob-
o
jetos, y los basados en registros.
El modelo entidad-relaciń es seguramente el m´s ampliamente acep-
o a
tado entre los primeros. En ´l se concibe la realidad como un conjunto de
e
objetos (llamados entidades y caracterizadas por atributos) y relaciones
entre los mismos. En los ejemplos mencionados, constituye una entidad
cada cliente concreto, cada cuenta bancaria, cada socio de la biblioteca,
cada uno de sus libros, etc. Resulta natural agrupar las entidades en gru-
pos homogńeos (conjuntos de entidades): en el conjunto de entidades
e
“libros”, por ejemplo, tendr´ cabida todos los libros de la biblioteca.
ıan
Considerando ahora este conjunto de entidades, podemos identificar en
ellas los atributos siguientes: t´
ıtulo, autor, editorial, signatura, n´mero
u
de registro, etc.

156 Cap´

Las asociaciones entre varios conjuntos de entidades pueden esta-
blecerse mediante relaciones. Por ejemplo, se puede considerar una re-
laciń entre los conjuntos de entidades “socios”-“libros” para expresar
o
los “pr´stamos”. Tambiń es posible caracterizar las relaciones con atri-
e e
butos (como la “fecha” de devoluciń para un pr´stamo).
o e
Las relaciones entre entidades pueden ser de varios tipos:

• Una relaciń entre dos entidades es de uno a uno (abreviadamente,
o
1:1) si existe una correspondencia biun´
ıvoca entre ellas. Por ejem-
plo, cada autom´vil tiene una unica matr´
o ´ ıcula y viceversa.

• La relaciń “socios”-“libros” mencionada en el p´rrafo anterior es
o a
de uno a muchos (1:m): un socio puede tener prestados desde
ninguno hasta muchos libros al mismo tiempo, pero cada libro
tiene, a lo sumo, un unico socio que lo ha pedido.
´

• La relaciń entre “profesores”-“asignaturas” es de muchos a mu-
o
chos (m:m), ya que un profesor puede impartir varias asignaturas,
e igualmente una asignatura puede ser impartida por varios pro-
fesores. En este tipo de relaciones no se imponen restricciones
sobre el n´mero de elementos por relacionar de cada conjunto de
u
entidades.

Con estos conceptos, es posible representar gr´ficamente la estruc-
a
tura de una base de datos del siguiente modo:

• Cada conjunto de entidades se expresa mediante un rectńgulo.
a

• Los atributos que caracterizan un conjunto de entidades se repre-
sentan con elipses asociadas al rectńgulo correspondiente.
a

• Las relaciones se representan mediante rombos, unidos con l´ ıneas a
los conjuntos de entidades asociados. En los casos de las relaciones
1:1 y 1:m, el conjunto de entidades dado por el 1 se seãla desde
n
la relaciń con una flecha:
o

– Relaciń m:m
o

157
´
6.2. El modelo entidad-relacion

¨rr
¨¨stamos
r
pr´
e
rrr¨ ¨
socios
libros
¨
fl
i „
fl
„
i l

i„ f

n0 .socio
t´
ıtulo i „ f
„
nombre f
autor i
registro
i
editor i domicilio

c
i

signatura fecha

Figura 6.1. Representaciń gr´fica de una relaciń
o a o

– Relaciń 1:m
o

'

– Relaciń 1:1
o

' E

Por ejemplo, la relaciń “pr´stamos” puede representarse como mues-
o e
tra la figura 6.1.

158 Cap´

6.3 Modelos de bases de datos basados en
registros
Tradicionalmente, se han considerado diferentes enfoques a la hora
de organizar una base de datos. Cada uno adoptaba una concepciń o
distinta de la realidad, dependiendo del tipo de estructura de datos m´s
a
adecuado para construir un modelo del problema planteado.
En el modelo jer´rquico subyace una estructura de datos arbores-
a
cente. Ejemplos de esta estructura son la genealog´ de los toros de lidia
ıa
y la organizaciń de directorios de un disco. Esta orientaciń se suele
o o
usar cuando el problema abarca s´lo relaciones 1:m.
o
El enfoque en red adopta como modelo de datos el concepto ma-
tem´tico de grafo: un conjunto de puntos llamados nodos, que se conec-
a
tan unos con otros mediante l´ıneas llamadas arcos. El ejemplo arquetipo
de grafo es una red de carreteras: los arcos son los diferentes tramos, y
los nodos las intersecciones. En este tipo de relaciones se pueden repre-
sentar tambiń las relaciones m:m, aunque no de un modo muy natural.
e
Al igual que en el modelo entidad-relaciń, en el enfoque de datos en
o
red la base de datos consiste en un conjunto de entidades (que son los
nodos de un grafo), caracterizadas por atributos y relacionadas mediante
relaciones (que son los arcos). En el modelo en red, a las relaciones se
les llama ligaduras, y son siempre binarias, si bien es posible construir
relaciones de cualquier orden combinando dichas relaciones binarias.
En la actualidad, los modelos jer´rquico y en red se consideran am-
a
pliamente superados por el modelo relacional, que est´ muy desarrollado
a
y extensamente difundido, funcionando en equipos grandes y pequeõs.n
Debido a su importancia, le dedicamos el siguiente apartado.

6.3.1 El modelo relacional
El enfoque relacional considera una base de datos como un conjunto
de tablas,2 que representan entidades o relaciones. Dados n conjuntos de
2
Llamadas relaciones, de donde viene el nombre de este modelo.

159
6.3. Modelos de datos basados en registros

entidades E1 , ..., En , una tabla es un conjunto de n-tuplas de la forma
(e1 , ..., en ), donde ei ∈ Ei ; en otras palabras, una relaciń es un subcon-
o
junto del producto cartesiano E1 × ... × En .
Visto un conjunto de entidades como una tabla, cada fila representa
una entidad concreta, y cada columna un atributo:

libros
Autor T´
ıtulo Editor Signatura Registro
... ... ... ... ...

Si la tabla representa una relaciń, cada columna es una de las en-
o
tidades vinculadas por ella. En realidad, no es preciso consignar cada
entidad completa, sino que basta con incluir los atributos necesarios para
determinarla un´ ıvocamente. Este conjunto de atributos se llama clave
de la entidad:
pr´stamos
e
Registro N´m. socio
u Fecha
... ... ...

Pongamos un ejemplo. Una base de datos correspondiente a la in-
formaciń de cierta carrera universitaria3 podr´ constar, entre otras, de
o ıa
dos relaciones, que almacenan respectivamente los datos personales de
los alumnos y las asignaturas en que se han matriculado en un curso:

Direcciones (nombreAl, direcciń, tel´fono)
o e

Matr´
ıculas (nombreAs, nombreAl, curso, n´mCr´ditos, nota)
u e

El atributo nombreAl es una clave para la primera relaciń. Una
o
clave de la segunda la forman los atributos nombreAs y nombreAl.
En realidad, no se han establecido las relaciones concretas entre las
entidades (para lo cual se requerir´ rellenar las tablas con los datos re-
ıa
ales) sino s´lo el encabezamiento de cada tabla asociada al que llamamos
o
esquema de la relaciń.
o
3
Se supondr´ para simplificar que los nombres de los alumnos no pueden repetirse,
a
y que tambiń las asignaturas tienen nombres distintos.
e

160 Cap´

Las relaciones establecidas para describir nuestro modelo no son las
unicas posibles. De hecho, el planteamiento puede mejorarse fćilmente,
´ a
sustituyendo la ultima relaciń por las dos siguientes:
´ o

Asignaturas (nombreAs, curso, n´mCr´ditos)
u e

Matr´
ıculas’ (nombreAl, nombreAs, nota)

en las que ya no se repiten el curso y n´mero de cr´ditos de cada asig-
u e
natura por cada alumno que se matricule en ella, mejorando el aprove-
chamiento de la memoria y la gestiń posterior de ella en consultas y
o
actualizaciones de la informaciń.
o
Este proceso (llamado normalizaciń) no siempre resulta tan senci-
o
llo. Sin embargo, mediante su empleo se llega a describir una base de
datos gracias a relaciones naturales y sin redundancias, con las ventajas
mencionadas.

6.4 Lenguajes asociados a los SGBD
Visto el SGBD como un intermediario, deber´ proporcionar al admi-
a
nistrador un medio con que definir la base de datos durante su creaciń o
o
realizar posteriores reestructuraciones, de acuerdo con los nuevos reque-
rimientos, facilitńdole el establecimiento de relaciones entre los datos.
a
Finalmente, deber´ poner al alcance del usuario toda la informaciń para
a o
que ´ste la manipule de un modo flexible y eficiente.
e
Los SGBD proporcionan lenguajes de alto nivel para que los usuarios
soliciten sus operaciones, ya que la propia base de datos oculta muchos
detalles de la representaciń y el almacenamiento de las relaciones, y
o
dichos lenguajes pueden obviar esos detalles.
Los lenguajes de los SGBD son en general de dos tipos:

• Lenguajes de definiciń de datos
o
Estos lenguajes recogen la descripciń de los datos tal como la
o
concibe el usuario, esto es, la definiciń de los esquemas de la base
o

161
6.4. Lenguajes asociados a los SGBD

de datos. Como interpretaciń de esas definiciones, producen el
o
diccionario de datos (váse 6.5) as´ como la forma real, a bajo
e ı
nivel, en que los datos se organizan en los distintos dispositivos
f´
ısicos, discos normalmente.

• Lenguajes de manipulaciń de datos
o
Estos lenguajes permiten al usuario realizar operaciones tales como
aãdir informaciń nueva en la base de datos, suprimir, modificar
n o
o consultar la existente.
Estas operaciones tienen una gran potencia, ya que los lenguajes
de consulta modernos disponen de mecanismos para definir las
operaciones m´s frecuentes. Por otra parte, tienen tambiń una
a e
gran flexibilidad, estando dotados de medios para que el usuario
pueda desarrollar programas de acuerdo con sus necesidades, ya
sea ofreciendo lenguajes de programaciń propios o bien enlazando
o
con lenguajes de programaciń de alto nivel.
o

6.4.1 Lenguajes relacionales
Se han desarrollado dos enfoques de los lenguajes relacionales: el
a
´lgebra relacional y el c´lculo relacional, aunque la mayor´ de los len-
a ıa
guajes de consulta comercializados actualmente incluyen caracter´ısticas
de ambos. Entre ellos, es obligado citar el SQL (Structured Query Lan-
guage), que funciona tanto en bases de datos desarrolladas para mi-
crocomputadores, como en otras para minis y mainframes, tales como
Informix-SQL, Ingres y Oracle. A continuaciń presentamos brevemente
o
los enfoques mencionados en el estilo de SQL.

• En los lenguajes basados en el ´lgebra relacional las operaciones
a
se realizan con tablas y su resultado es tambiń una tabla. Las
e
principales son las siguientes:

– La operaciń de selecciń extrae de una relaciń las tuplas
o o o
que verifican cierto predicado. Por ejemplo:
ıculas’, nota ≥ 5)
selecciń (Matr´
o

162 Cap´

consiste en la relaciń de las papeletas de aprobado; en cada
o
una se consigna el nombre de un alumno, una asignatura y la
nota obtenida. El esquema de la relaciń obtenida es
o
nombreAl, nombreAs, nota, convocatoria
que coincide con el de la relaciń Matr´
o ıculas’.
– La proyecciń extrae de una relaciń las columnas que se indi-
o o
quen, eliminando las filas repetidas en la relaciń resultante.
o
Por ejemplo:
proyecciń (Matr´
o ıculas, nombreAs, curso, n´mCr´ditos)
u e
coincide con la relaciń de Asignaturas.
o
– La concatenaciń de dos relaciones que tengan alguna co-
o
lumna en comń consiste en otra tabla, que pivota en la(s)
u
columna(s) comń(es). Por ejemplo, la relaciń Matr´
u o ıculas
podr´ obtenerse as´
ıa ı:
concatenaciń (Matr´
o ıculas’, nombreAs)

Considerando que una tabla es un conjunto de tuplas, el algebra
´
relacional tambiń incluye las operaciones conocidas de uniń, in-
e o
tersecciń y diferencia (de conjuntos de tuplas), entre relaciones
o
con la misma estructura.

• Los lenguajes basados en el c´lculo relacional son declarativos: las
a
consultas se expresan especificando la informaciń deseada me-
o
diante el c´lculo de predicados de primer orden. Por ejemplo, la
a
definiciń siguiente
o

{ n, d | ∃ t (( n, d, t ∈ Direcciones) ∧
∀ a, c(( n, a, c ∈ Matr´
ıculas’) ⇒ (c ≥ 9))}

facilitar´ la relaciń de aquellos alumnos que han obtenido un so-
ıa o
bresaliente en todas las asignaturas de las que se han matriculado,
junto con su direcciń.
o

163
6.5. Elementos de un SGBD

6.5 Elementos de un SGBD
Siguiendo la presentaciń por capas que se hizo de los sistemas ope-
o
rativos, en una base de datos pueden distinguirse tres niveles:

• El m´s bajo se encuentra directamente sobre el sistema operativo,
a
y consiste en los archivos de datos, los de ´
ındices y el diccionario
de datos:

– Los archivos de ´ındices tienen idńtico cometido al del ´
e ındice
de un libro, permitiendo localizar r´pidamente un registro a
a
trav´s de su direcciń (p´gina) en un archivo de datos (libro).
e o a
– El diccionario de datos es un archivo que contiene la des-
cripciń de la estructura de los archivos de datos a los tres
o
niveles; esto es, de los distintos esquemas de la base de datos.

• El nivel intermedio es el del sistema de gestiń propiamente dicho,
o
y comprende los siguientes m´dulos:
o

– Un programa compilador para el lenguaje de definiciń de
o
datos, que construye (o modifica) el diccionario de datos.
– Un int´rprete del lenguaje de consultas: cuando las instruc-
e
ciones del lenguaje de manipulaciń de datos se insertan entre
o
sentencias de otros lenguajes de alto nivel, el precompilador
traduce esas instrucciones al lenguaje de alto nivel.
– Un programa gestor de la base de datos, que es el intermedia-
rio entre los archivos, que contienen informaciń a bajo nivel
o
estructurada conforme al diccionario de datos, y los progra-
mas que acceden a ellos a un nivel m´s alto.
a
– Es corriente que los SGBD faciliten rutinas de reorganizaciń
o
y generaciń de ´
o ındices de los registros de la base de datos
siguiendo ciertos criterios.
– Frecuentemente se incluye un optimizador que, basńdose en
a
las definiciones de las tablas y los ´
ındices, crea el camino m´s
a
eficiente de acceso a los datos. Este camino se construye en
un paso de la compilaciń de un programa de alto nivel o en
o

164 Cap´

el momento de la ejecuciń. Este m´dulo permite al usuario
o o
desentenderse de los detalles de nivel f´
ısico.
– Muchos SGBD ofrecen tambiń diversas rutinas de generaciń
e o
de programas, tales como formatos de pantalla, generaciń de
o
etiquetas, listados o informes a medida.
– Otro aspecto de gran desarrollo en la actualidad son las lla-
madas herramientas CASE4 , cuyo objetivo es facilitar el des-
arrollo y mantenimiento de programas de cierta envergadura.
• En el nivel m´s alto se encuentran el administrador y los usuarios
a
de la misma:
– El administrador de la base de datos es la persona que redefine
el esquema de la base de datos en las sucesivas modificaciones.
Adem´s, concede o deniega a los distintos usuarios el acceso
a
a toda la base de datos o a parte de ella.
– Los usuarios pueden tener diferentes niveles de especializa-
ciń, con diferentes grados de acceso a la base de datos.
o
Si tomamos como ejemplo la base de datos de un banco, el ni-
vel menos especializado lo representa un cliente, capaz de con-
sultar los datos de su cuenta o modificarlos como consecuen-
cia de una transacciń efectuada en un cajero autom´tico.
o a
En un nivel intermedio se hallar´ los empleados, autoriza-
ıan
dos a realizar consultas y movimientos m´s complejos. Los
a
programadores de aplicaciones se hallar´ en el nivel m´s
ıan a
especializado.

6.6 Ejercicios
1. Los campos de un registro de un archivo pueden definirse mediante su
tamaõ (m´ximo), es decir, su n´mero de caracteres o de d´
n a u ıgitos ente-
ros y decimales. En este supuesto, fije el tamaõ que tienen los campos
n
correspondientes a los siguientes datos: nombre, apellidos, domicilio, po-
blaciń, provincia, c´digo postal y tel´fono.
o o e
4
Computer Aided Software Engineering: ingenier´ de la programaciń asistida por
ıa o
computador.

165
´
6.7. Comentarios bibliograficos

2. Se desea gestionar una videoteca mediante una base de datos, mante-
niendo datos sobre los clientes y las cintas. Se considera la posibilidad
de consultar la base de datos para conocer en un momento dado las
existencias por temas, autores y actores.

• Describa los niveles de visiń y conceptual segń las normas del
o u
ANSI/SPARC.
• Identifique unos atributos apropiados para caracterizar las entida-
des “clientes” y “cintas”.
• Identifique las relaciones 1:1, 1:m y m:m que existan.
• Construya un diagrama E-R.
• Construya el esquema de relaciń correspondiente.
o

3. Encuentre un sistema de gestiń de bases de datos e identifique sus ca-
o
racter´
ısticas, valorando en qu´ medida alcanza los objetivos propuestos
e
por los SGBD, cu´les son los elementos que posee y sus limitaciones.
a
4. En la base de datos referida a una carrera universitaria utilizada como
ejemplo del modelo relacional se define la siguiente relaciń
o

Notas ≡ (nombreAl, curso, grupo, nombreP, nombreAs, feb, mayo,
final)

de cada alumno, en cada asignatura, con sus calificaciones de febrero,
mayo y final. Se ha aprovechado la tabla para incluir el nombre del
profesor que imparte la asignatura en ese grupo.

• Mejore el planteamiento para evitar que se repita el nombre del
profesor cada vez que aparezca un alumno suyo.
• Evite asimismo la repeticiń del curso y grupo de cada alumno cada
o
vez que aparece una asignatura.

5. Actuando como administrador de la base de datos del ejercicio anterior,
establezca a qu´ informaciń pueden acceder: un alumno, un profesor, el
e o
personal de administraciń, el jefe de estudios y el director del centro.
o

6.7 Comentarios bibliogr´ficos
a
Las bases de datos constituyen, ya se ha dicho, un area de directa aplicaciń
´ o
en muy diversos campos del mundo empresarial. Pero tampoco puede negarse

166 Cap´

la contribuciń de los SGA, que tambiń han evolucionado considerablemente,
o e
ofreciendo un elevado nivel, muy cercano a los problemas reales, proporcionando
un ambiente sencillo, apto para su uso por no profesionales de la inform´tica.
a
Un ejemplo de SGA es el dBase, cuyo reducido coste, sencillo manejo y escasos
requerimientos f´ısicos la hacen tremendamente asequible. Entre los numerosos
libros que se han escrito sobre ella, encontramos en [Bye90] una referencia
b´sica y prćtica de la versiń III plus.
a a o
Entre las bases de datos relacionales que funcionan en PC’s bajo DOS,
deben mencionarse tambiń Oracle y DB2/2. Aunque su medio principal son los
e
entornos grandes, es posible usarlas en microcomputadores con fines educativos
(lo que contribuye por otra parte a su difusiń), as´ como en la fase de desarrollo.
o ı
En [MW83] se introducen informalmente los conceptos b´sicos de las bases de
a
datos relacionales, revisńdose igualmente algunas de amplia difusiń.
a o
Posiblemente, SQL es el lenguaje de consulta de bases de datos m´s exten-
a
dido en la actualidad (DB2, Oracle, Informix, Arity, RDB, etc.) En [HH89] se
presenta este lenguaje, desde su fundamentaciń en la l´gica del primer orden
o o
hasta su utilizaciń en algunos SGBD comercializados.
o
Entre los numerosos textos sobre esta tem´tica, indicamos [KS93], [Dat93]
a
y [MP93], muy completos y actualizados.
En los aõs noventa ha surgido un nuevo enfoque de bases de datos, el de
n
las orientadas al objeto, que est´ despertando un vivo inter´s y tiene una gran
a e
y r´pida acogida. [SH90] es un estudio comparado de sus principios con los del
a
modelo relacional.

Cap´
ıtulo 7

Historia de los
instrumentos de c´lculo
a
7.1 Precursores de los computadores digitales . . . . . . . . . . . . 167
7.2 Nacimiento de los computadores . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.3 Evoluciń de los lenguajes y de la metodolog´
o ıa . . . . . . . . . 175
7.4 Tecnolog´ actual, tendencias y perspectivas . .
ıa . . . . . . . . . 176
7.5 Comentarios bibliogr´ficos . . . . . . . . . . . .
a . . . . . . . . . 179

El nacimiento de la Computaciń, tal como la vemos hoy d´ es re-
o ıa,
cient´
ısimo (apenas tiene medio siglo de edad), e incluso est´ en pleno
a
desarrollo; por eso, junto al inter´s que despierta el origen de los ins-
e
trumentos de c´lculo y la inform´tica, surge la necesidad de conocer,
a a
siquiera someramente, su alcance en la actualidad, as´ como la de ima-
ı
ginar las expectativas de futuro previsibles.

7.1 Precursores de los computadores digitales
7.1.1 La antig¨ edad
u
Desde que los hombres aprendieron a contar han necesitado apoyarse
en el c´lculo para manipular cantidades y buscar m´todos para facili-
a e
tarlo. Estos m´todos fueron bastante rudimentarios hasta que los sabios
e

168 Cap´ ´
ıtulo 7. Historia de los instrumentos de calculo

y astrńomos hindés recogieron la herencia greco-babilńica inventando
o u o
la numeraciń posicional actual.
o
Con el desarrollo de esos m´todos, fue necesario anotar n´meros (ya
e u
fueran considerados datos, cantidades auxiliares o resultados finales),
apareciendo as´ los primeros instrumentos de c´mputo: el uso de los
ı o
dedos con tal objeto condujo a las primeras tćnicas de c´lculo digital; y
e a
parecida finalidad tuvo el uso de piedras (calculi, t´rmino latino del que
e
procede la palabra c´lculo) entre los romanos, el de los nudos (quipa)
a
sobre una cuerda, o las muescas practicadas por diversos pueblos sobre
varas de madera.
Desde entonces, los avances se han debido a progresos en los m´todos,
e
en los instrumentos y en la integraciń de ambos.
o
Dos utensilios de esta ´poca merecen ser citados: la m´quina anal´-
e a o
gica de Antic´ıteros, precursora de los calendarios astron´micos bizanti-
o
nos; y especialmente el ´baco, que apareci´ entre el tercer y el primer
a o
milenio a. C., y puede ser considerado como la primera m´quina digital,
a
ya basada en la numeraciń posicional.
o

7.1.2 Antecedentes del c´lculo mecńico
a a
Los aut´matas de reloj que todav´ adornan los campanarios de las
o ıa
iglesias medievales (a partir de finales del s. XIII) son automatismos
mecńicos diseãdos para reproducir una secuencia fija de movimientos.
a n
Precisamente se les ha llamado aut´matas de programa interior para
o
expresar as´ que la serie de sus movimientos est´ intr´
ı a ınsecamente descrita
en su maquinaria.

7.1.3 La m´quina de Pascal
a
Hacia la mitad del s. XVII, Pascal construy´ una calculadora, capaz
o
de sumar y restar, basńdose en la pieza fundamental de los engranajes
a
de los molinos: la rueda dentada. El funcionamiento de la m´quina de
a
Pascal puede compararse al de un cuentakil´metros: cada rueda posee
o
diez posiciones y, a cada vuelta, provoca en la siguiente un arrastre de
una posiciń.
o

169
7.1. Precursores de los computadores digitales

Son directos descendientes de la m´quina de Pascal las m´quinas
a a
electromecńicas de oficina, hoy ya en desuso, y las UAL de los actuales
a
computadores, cambiando las ruedas dentadas por circuitos electrńicos.
o
En 1673, Leibnitz perfeccion´ la m´quina de Pascal, incorporńdole
o a a
la multiplicaciń (por adiciń repetida del multiplicando en diferentes
o o
o
´rdenes decimales) y la divisiń.
o
Las rudimentarias operaciones que facilitaban estos aparatosos ins-
trumentos no compensaban su costosa construcciń. Por ello, los pro-
o
gresos consistieron en perfeccionamientos menores hasta finales del siglo
XIX, en que se supo incorporar a las m´quinas de c´lculo una aportaciń
a a o
procedente de la industria textil.

7.1.4 La m´quina de Babbage
a
Las m´quinas de Pascal y Leibnitz se consideran de programa exte-
a
rior, debido a que las instrucciones son aportadas por el hombre junto
con los datos, como ocurre con las calculadoras m´s simples. No obs-
a
tante, sus instrucciones son demasiado simples como para poder consi-
derarse un programa. Esta nociń apareci´ cabalmente con la m´quina
o o a
de Jacquard, mecńico franc´s que en 1790 concibi´ la idea de un telar
a e o
autom´tico, capaz de tejer sus dibujos obedeciendo secuencias de ins-
a
trucciones previamente registradas en tarjetas perforadas. El telar de
Jacquard fue construido en 1800, y ha revolucionado la industria textil,
pero el inter´s que tiene para nosotros es la aportaciń del verdadero
e o
concepto de programa exterior, tal como lo entendemos actualmente.
En el s. XIX, C. Babbage concibi´ su M´quina Anal´
o a ıtica (1834), ca-
paz de seguir las secuencias de instrucciones proporcionadas desde el ex-
terior (como los datos), previamente registradas en tarjetas perforadas.
El modus operandi de la m´quina de Babbage consist´ en ir leyendo
a ıa
tarjetas (descriptoras de operaciones) y ejecutńdolas sucesivamente.
a
La gran aportaciń de Babbage consiste en reunir las dos siguientes
o
caracter´
ısticas:
• la flexibilidad de las calculadoras de Pascal y Leibnitz, que operan
sobre distintos datos, pero carecen de automatismo, estando su

170 Cap´ ´

velocidad siempre limitada por la lentitud de introducir los datos
y las operaciones

• el automatismo de los aut´matas de reloj, que no requieren la in-
o
tervenciń humana, por lo que funcionan sin interrupciń, aunque
o o
carecen de flexibilidad, ya que cada secuencia de movimientos re-
quiere el diseõ de una m´quina distinta.
n a

Babbage no pudo terminar la construcciń de su m´quina de diferen-
o a
cias. Repetidamente se ha sostenido que la complejidad de esta m´quina
a
rozaba probablemente los l´ımites de la mecńica; sin embargo, estudios
a
recientes [Swa93] demuestran que su diseõ era completamente viable.
n
En el diseõ de la m´quina de diferencias se definen los organos
n a ´
esenciales de cualquier sistema computacional actual:

Entrada de instrucciones y datos
Almacń
e memoria
Unidad de Control con su actual cometido
Molino calculador, U.A.L.
Salida con su actual cometido

Por ello se le ha llamado el “Padre de la Computaciń moderna”.1
o

7.1.5 La tabulaciń mecńica
o a
El desarrollo de los estados modernos fue lo que determin´ la nece-
o
sidad de procesar grandes vol´menes de datos: siguiendo un mandato
u
constitucional en EE.UU., era necesario realizar un censo de la poblacińo
cada diez aõs. En 1886 se hizo patente la imposibilidad de obtener los
n
resultados del censo de 1880 antes de 1890. Consciente de esta situaciń,
o
Hollerit, funcionario de la oficina de censos, ide´ un sistema de tabu-
o
laciń de los datos basado en tarjetas perforadas similares a las del telar
o
de Jacquard.
1
Entre los muchos campos que abarc´ Babbage citamos los primeros m´todos que
o e
posteriormente originaron la Investigaciń Operativa.
o

171
7.2. Nacimiento de los computadores

Con su sistema, Hollerit consigui´ procesar el censo de 1890 en la
o
cuarta parte del tiempo requerido para el de 1880. Su m´todo fue tan
e
eficiente que abandon´ la Oficina de Censos, e inaugur´ una compa˜´ de
o o nıa
desarrollo de m´quinas electromagn´ticas (incorporando a su invento los
a e
avances en electromecńica y electricidad, construidos para perfeccionar
a
el tel´fono) que fue la precursora de la actual IBM.
e

Con el desarrollo de los computadores, las tarjetas perforadas pasa-
ron a ser uno de los principales soportes de la informaciń, situaciń que
o o
perdur´ hasta finales de los aõs setenta.
o n

7.2 Nacimiento y evoluciń de los
o
computadores digitales
En la primera mitad del siglo XX, gracias a los avances en tecnolog´
ıa
electrńica, se crearon las primeras calculadoras electromecńicas, que
o a
funcionaban a base de rel´s.
e

Al poseer los rel´s dos estados (abierto y cerrado), constituyen el ele-
e
mento ideal para representar los dos d´ ıgitos de la numeraciń binaria (0
o
y 1), y tambiń los dos valores l´gicos (verdadero y falso) del algebra de
e o ´
Boole. Por ello, los rel´s pueden considerarse elementos de memoria ca-
e
paces de albergar resultados parciales. Adem´s, estos instrumentos eran
a
capaces de seguir secuencias de instrucciones almacenadas previamente
sobre tarjetas perforadas.

Los primeros computadores que funcionaron a base de tecnolog´
ıa
elćtrica fueron:
e

1. En 1943, el Harvard Mark I, con rel´s electromagn´ticos.
e e

2. En 1943, el Colosus I, considerado como el primer computador
electrńico, a base de (200) v´lvulas, diseãdo durante la II Gue-
o a n
rra Mundial para descifrar los mensajes del encriptador alemń a
Enigma.

172 Cap´ ´

3. En 1946, el ENIAC,2 tambiń a base de (18.000) v´lvulas, diseãdo
e a n
para confeccionar tablas bal´
ısticas.
A partir de los rel´s, la lenta mecńica fue poco a poco desplazada
e a
por la electricidad: el tubo de rayos cat´dicos, el transistor, los circuitos
o
impresos y m´s tarde integrados, etc.
a
En realidad, estas m´quinas estaban programadas al m´s bajo nivel
a a
(en t´rminos de direcciones f´
e ısicas de memoria, etc.) para desempe˜ ar
n
tareas muy espec´ ıficas. Por ello, carec´ por completo de versatilidad,
ıan
debido a la dificultad que entraãba reprogramarlas.
n

7.2.1 El modelo de von Neumann
En 1945, von Neumann dio el paso definitivo, incorporando a las
m´quinas de rel´s de entonces los dos siguientes conceptos:
a e
1. Programa registrado, utilizando la memoria del calculador para
almacenar el programa de instrucciones junto con los datos.
2. Ruptura (condicional) de secuencia, es decir, capacidad autom´ti-
a
ca de decisiń: dependiendo de cierto valor se ejecutar´ una parte
o ıa
del programa u otra.
En 1945, von Neumann defini´ su modelo de computador,3 que es en
o
esencia el que funciona en nuestros d´ con dos caracter´
ıas, ısticas:
1. La secuencialidad en la transmisiń y tratamiento de los datos
o
2. La codificaciń de instrucciones mediante impulsos electromagn´-
o e
ticos, reemplazando el cableado

7.2.2 Generaciones tecnol´gicas
o
Las m´quinas basadas en el modelo de von Neumann se comercia-
a
lizaron en los aõs cincuenta (1952-55) y, desde entonces, la carrera ha
n
sido y sigue siendo imparable. De esta dćada parten las siguientes ge-
e
neraciones tecnol´gicas:
o
2
Electronic Numerical Integrator And Calculator.
3
Tambiń conocido como M´quinas de von Neumann.
e a

173
7.2. Nacimiento de los computadores

Primera generaciń
o
Las v´lvulas electrńicas desplazaron a los rel´s, y los computadores
a o e
adquirieron velocidad y potencia. Citamos entre los computadores de la
primera generaciń el ENIAC, terminado en 1946, y el UNIVAC,4 pri-
o
mera m´quina con la arquitectura de von Neumann. El modus operandi
a
era el siguiente:

• carga del programa y los datos, previamente perforados (T1 )

• ejecuciń (T2 )
o

• salida de los resultados (T3 )

El tiempo total invertido es la suma T1 + T2 + T3 . Las fases pri-
mera y tercera se llaman tiempos de ocio del procesador, porque en ellos
permanec´ inactivo.
ıa

Segunda generaciń
o
El aumento de potencia se debe a una innovaciń de los laboratorios
o
Bell en 1948: el transistor. En cuanto al modo de trabajar, se introdujo
la simultaneidad de las operaciones de c´lculo con las de carga y salida,
a
reducińdose los per´
e ıodos de ocio del procesador.
Para aumentar la velocidad de las operaciones de carga/salida, que
retrasaban todo el proceso, se introdujo el uso de cintas magn´ticas,
e
m´s r´pidas que las tarjetas perforadas. Este modo de trabajar se llama
aa
off-lining.

Tercera generaciń
o
Tecnol´gicamente, los avances en velocidad y potencia se deben a la
o
incorporaciń de circuitos integrados (1952) y memorias de semiconduc-
o
tores (1971).
4
UNIVersal Automatic Computer.

174 Cap´ ´

En esta generaciń el trabajo se caracteriza por explotar la simul-
o
taneidad del procesamiento con las operaciones de entrada/salida me-
diante la multiprogramaciń, consistente en que varios programas co-
o
existen en memoria, y cuando uno de ellos debe realizar una operaciń o
de entrada/salida, el procesador no se detiene, sino que se dedica a otro
programa. As´ la UCP nunca est´ ociosa habiendo trabajo por hacer,
ı, a
facilitńdose adem´s la asignaciń de prioridades a los programas que se
a a o
encuentran a la espera.

Cuarta generaciń
o
Se incorporan nuevas tecnolog´ de fabricaciń y de integraciń de
ıas o o
los componentes f´
ısicos entre s´ (VLSI: Very Large Scale of Integration).
ı
En cuanto a la explotaciń, se generalizan:
o

• el teleprocesamiento: extensiń del sistema de carga y proceso
o
a terminales remotas, sacando partido de la asignaciń de prio-
o
ridades.

• los sistemas interactivos o conversacionales: los usuarios intervie-
nen en el desarrollo de las sucesivas etapas, lo que trae consigo
una mayor flexibilidad en la modificaciń y puesta a punto de
o
programas.

• el tiempo compartido, con lo que se mejora el tiempo medio de
respuesta.

• esta generaciń se corresponde cronol´gicamente con la difusiń de
o o o
los llamados computadores personales.

175
7.3. Evolucion de los lenguajes y de la metodolog´
´ ıa

7.3 Evoluciń de los lenguajes y de la
o
metodolog´ıa
Mientras tanto, a partir de los aõs cincuenta, los lenguajes tambiń
n e
emprenden la carrera de su evoluciń particular: para evitar la codifi-
o
caciń de programas a bajo nivel, es preciso que sea la m´quina la que
o a
adquiera lenguajes pr´ximos al humano.
o
A la apariciń del FORTRAN (FORmula TRANslator system) si-
o
guieron el Algol y el Cobol, intentando acercarse a un lenguaje univer-
sal. La avalancha posterior de lenguajes y dialectos demostr´ que esas
o
tentativas de universalidad resultaron vanas.
Por otra parte, la actividad de la programaciń experiment´ en los
o o
aõs sesenta un desarrollo mucho m´s r´pido que las tćnicas emplea-
n aa e
das en ´l; esta cr´
e ıtica situaciń se conoce como crisis del software. No
o
exist´ una metodolog´ de la programaciń: cada programador desarro-
ıa ıa o
llaba sus propios m´todos o “trucos” para programar, y se consideraba
e
a la programaciń m´s como un arte que como una tćnica. Muy pronto
o a e
surgi´ la necesidad de sistematizar la programaciń, desarrollando he-
o o
rramientas y h´bitos de diseõ met´dicos y disciplinados para conseguir
a n o
que los programas fueran correctos, eficientes y mantenibles. La tesis
de la programaciń estructurada y las aportaciones de Dahl, Dijkstra,
o
Hoare [DDH72] y el propio Wirth, vinieron a conferir a la programacińo
un carćter de disciplina.
a
Aparece as´ la programaciń estructurada y modular y comienzan a
ı o
aplicarse tćnicas de diseõ de algoritmos como el m´todo de los refi-
e n e
namientos sucesivos. En este contexto nace el lenguaje Pascal, que fue
creado con el prop´sito de enseãr a programar de una forma met´dica y
o n o
disciplinada. De hecho, se considera como un lenguaje ideal para entrar
en contacto con la programaciń, por lo que es el primero que muchas
o
universidades vienen enseãndo durante aõs. Los nuevos lenguajes de
n n
programaciń que aparecen a partir de los aõs setenta incorporan estas
o n
tćnicas, facilitando su desarrollo y aplicaciń.
e o
Posteriormente, los lenguajes de programaciń han seguido evolucio-
o
nando, y paralelamente las tćnicas de desarrollo de algoritmos. En el
e

176 Cap´ ´

cap´
ıtulo 5 se han recogido algunos de los modelos de programaciń m´s
o a
empleados.

7.4 Tecnolog´ actual, tendencias y
ıa
perspectivas
A partir de la apariciń del computador personal al principio de los
o
aõs ochenta, la inform´tica ha dejado de ser un coto cerrado de un
n a
grupo restringido de especialistas y se ha popularizado, alcanzando a
usuarios sin ningń tipo de conocimientos previos en este ´rea.
u a
Hoy en d´ la Inform´tica est´ difundida por un sinf´ de sectores:
ıa, a a ın
las finanzas, la gestiń, la investigaciń, el control de procesos industria-
o o
les (diseõ, concepciń y fabricaciń asistidas por computador), la edu-
n o o
caciń, la ediciń, la composiciń musical, etc., y el n´mero de usuarios
o o o u
que utilizan la inform´tica en su trabajo o en su ocio sigue aumentando.
a
En los pa´ desarrollados, cada d´ est´ m´s cercana la predicciń
ıses ıa aa o
de “un computador en cada puesto de trabajo y en cada hogar”.
Por ello, se hace necesario facilitar la relaciń entre el usuario y el
o
computador y disminuir el tiempo de aprendizaje, y para lograrlo se
recurre a modelos m´s intuitivos que muestran al computador como
a
un escritorio o mesa de trabajo, a las aplicaciones como tareas y los
ficheros de datos como carpetas de documentos, mediante entornos de
tipo gr´fico (4.2.5).
a
A su vez, se ha dado una notable evoluciń tecnol´gica: los com-
o o
putadores son cada vez m´s potentes y m´s baratos. Se puede afirmar
a a
que esta evoluciń es m´s r´pida en el campo del hardware que en el
o aa
software. Aparecen computadores con enormes posibilidades, pero los
programas capaces de aprovecharlas llegan con varios aõs de retraso.
n
La mayor capacidad de proceso est´ permitiendo la entrada de la
a
inform´tica en campos en los que su presencia era limitada, y la creaciń
a o
de actividades enteramente nuevas, como son:

1. Visiń artificial: reconocimiento de formas
o

177
7.4. Tecnolog´ actual, tendencias y perspectivas
ıa

2. Tratamiento de im´genes: correcciń de aberraciones y defectos
a o
o
´pticos.

3. Realidad virtual: s´ ıntesis de im´genes virtuales estereosc´picas,
a o
pel´
ıculas virtuales.

4. Comunicaciones: enlaces mediante m´dem, correo electrńico, es-
o o
tablecimiento de redes integradas de comunicaciones (datos, sonido
y v´
ıdeo).

5. Juegos: de rol, arcade, ajedrez.

6. Simulaciń de procesos
o

7. Multimedia: procesamiento de datos, sonido y v´
ıdeo integrados.

De hecho, todo el mundo coincide en calificar este enorme desarro-
llo de la inform´tica como una verdadera revoluciń de la informaciń.
a o o
Como tal revoluciń, tiene importantes repercusiones de ´
o ındole econ´-o
mica y social. La utilizaciń de la inform´tica genera un aumento de
o a
la productividad y de la calidad de la producciń. En consecuencia, las
o
empresas se ven obligadas a informatizarse para poder competir en el
mercado. El aumento de la productividad puede significar tambiń un
e
aumento del desempleo o del ocio.
Para imaginar c´mo serń los computadores del futuro, quiz´s lo m´s
o a a a
razonable sea identificar las limitaciones de los computadores actuales,
e imaginar sus formas de superaciń.
o
Por lo pronto, la naturaleza f´
ısica de los componentes electrńicos los
o
limita en tamaõ y en velocidad. De ah´ que la investigaciń se oriente
n ı o
hacia la superaciń de las configuraciones tradicionales (basadas en el
o
modelo de von Neumann) por otras arquitecturas y redes m´s avanzadas
a
(paralelas, neuronales, ...) llamadas a veces “arquitecturas de flujo de
datos” (váse el cap´
e ıtulo 3). En ellas, un programa no se compone de
instrucciones que se ejecutan “de arriba abajo”, sino de segmentos que
pueden “resolverse” en cuanto los datos precisos estń disponibles. Los
e
datos fluyen a trav´s de complicadas redes, compitiendo por acaparar la
e

178 Cap´ ´

atenciń de los recursos (principalmente los procesadores, que trabajan
o
simultńeamente).
a

7.4.1 Inteligencia artificial
El ambicioso objetivo que se persigue es dotar a los computadores
del futuro con una serie de capacidades que se engloban bajo el t´rmino
e
gen´rico de Inteligencia Artificial. Esta disciplina se ocupa en la actua-
e
lidad de las siguientes areas de investigaciń:
´ o

• lenguajes naturales: s´
ıntesis del habla, identificaciń del lenguaje
o
hablado, traducciń autom´tica
o a
• razonamiento y aprendizaje autom´ticos, sistemas expertos, de-
a
mostraciń autom´tica
o a
• programaciń autom´tica
o a

Todas esas capacidades requieren, en general, un mayor estudio del
proceso cognitivo. En particular, todas ellas necesitan sustituir el empleo
de datos por el de conocimientos, lo que plantea el dif´ problema de
ıcil
su representaciń.
o

7.4.2 Las comunicaciones
Otro aspecto de la inform´tica con tremendo auge en la actualidad
a
es el de las comunicaciones, ya que se abre la posibilidad de acceder a
la informaciń de origen remoto, tratarla autom´ticamente y enviar los
o a
resultados a su lugar de origen.
Para ello se crean redes de comunicaciones de mayor o menor cober-
tura, desde una sala o un edificio hasta redes nacionales o mundiales.
Las aplicaciones de la teleinform´tica estń cada d´ m´s extendidas
a a ıa a
y ya casi empiezan a parecernos algo natural. Como ejemplos podemos
citar desde el uso de los cajeros autom´ticos hasta la posibilidad de
a
efectuar reservas de aviń o de hotel desde puntos remotos, la consulta
o
del cat´logo de una biblioteca en una ciudad de otro pa´ el correo
a ıs,
electrńico, etc.
o

179
´
7.5. Comentarios bibliograficos

7.5 Comentarios bibliogr´ficos
a
[JM90] y [Ber86] son dos buenas recopilaciones, con carćter general, so-
a
bre la historia pasada de los instrumentos de c´lculo, desde la calculadora de
a
Pascal hasta nuestros d´ [Ber86] es extraordinariamente entretenido, con un
ıas.
buen n´mero de anćdotas y curiosidades sobre los padres de la computaciń
u e o
moderna. Especialmente interesantes son las citas de escritos de von Neumann
recogidas en ´l.
e
En [Swa93] se presentan los avatares en que se vio envuelta la construcciń
o
de la m´quina anal´
a ıtica de Babbage, demostrando que el proyecto era viable, a
pesar de no verse finalizado: En este art´ ıculo se describe la construcciń de la
o
m´quina anal´
a ıtica con motivo del segundo centenario del nacimiento de Charles
Babbage, y de acuerdo con sus planos originales.
Aunque los computadores digitales actuales tienen su origen en el modelo
de von Neumann (1945), la invenciń del primer computador electrńico es
o o
anterior, y se debe a J. V. Atanasoff, que construy´ el primer computador
o
digital entre 1937 y 1942. De hecho, es posible que los creadoes del ENIAC
copiaran algunas de sus ideas ([Mac88]).
Sobre computaciń avanzada en la actualidad y perspectivas de futuro de
o
la inform´tica pueden consultarse [Com87] y [Sim85]. [La 91] trata sobre este
a
mismo tema, en relaciń con las comunicaciones.
o

Apńdice A
e

Introducciń al DOS
o

El dos es, hoy en d´ el sistema operativo m´s difundido para com-
ıa, a
putadores PC de IBM y compatibles. Dada la gran difusiń de ´stos,
o e
se comprende la importancia que tiene conocer el dos.
Aunque los PCs pueden comunicarse con otros a trav´s de redes, su
e
modo habitual de trabajar es autńomo, por lo que el dos es un sistema
o
operativo monousuario. Su cometido (váse el cap´
e ıtulo 4) consiste en
gestionar los recursos del sistema, controlando el uso de los dispositivos
(como las unidades de disco, la impresora, el ratń), administrando la
o
memoria principal y facilitando la ejecuciń de programas y la organi-
o
zaciń de archivos dentro de los discos.
o
El dos es en realidad un programa (o mejor dicho un conjunto de
programas) grabado en un disco.1 Cuando se enciende un equipo, se
empieza cargando este programa en la memoria principal y se efectánu
las tareas de puesta en marcha (váse la secciń A.3); entonces entra en
e o
funcionamiento un int´rprete de mandatos, que espera las ´rdenes del
e o
usuario (váse la secciń A.2), y las va ejecutando sucesivamente.
e o
Asumimos en adelante una configuraciń con disco fijo (duro) en el
o
que se encuentra este programa de arranque del dos, que es actualmente
el caso m´s habitual.
a
1
De hecho, ´se es el significado de las siglas que forman su nombre: “Disk Operating
e
System”, que quiere decir en ingl´s Sistema Operativo de Disco.
e

182 ´ ´
Apendice A. Introduccion al DOS

A.1 Organizaciń de recursos
o
A.1.1 Principales dispositivos
Durante el trabajo con el dos, a veces necesitamos referirnos expl´ ı-
citamente a los perif´ricos; para ello, se emplean los siguientes t´rminos
e e
en el lenguaje del dos:

identificador perif´rico
e
nulo
nul:
consola = teclado + monitor
con:
a: b: c: . . . unidades de disco
lpt1: = prn: impresora
lpt2: . . . otros dispositivos en paralelo
com1: = aux: dispositivo en serie
com2: . . . otros dispositivos en serie

Todos los dispositivos pueden nombrarse omitiendo los dos puntos
finales, a excepciń de las unidades de disco que deben llevarlos obliga-
o
toriamente.

A.1.2 Archivos
Un archivo del dos no es m´s que un documento, aunque en vez de
a
estar representado por una secuencia de letras escritas sobre papel, con-
siste en una secuencia de bytes (que representan caracteres igualmente)
grabados sobre una zona de un disco magn´tico. Dependiendo del con-
e
tenido de los archivos, desde el punto de vista del dos, algunos archivos
son “de datos” y otros son “programas”, escritos en lenguaje de m´quina
a
o del dos.

Los archivos se nombran mediante palabras, llamadas identificadores,
formadas por letras, d´
ıgitos y los caracteres siguientes:

~!@#$%^()-_{}’

183
´
A.1. Organizacion de recursos

Los identificadores de los archivos tienen dos partes: nombre (de un
m´ximo de ocho letras) y extensiń (de un m´ximo de tres), siendo esta
a o a
ultima opcional. Al escribir el identificador de un archivo, estas dos
´
partes se separan mediante un punto. Usando la notaciń EBNF (váse
o e
el cap´
ıtulo 5), esta descripciń puede expresarse as´
o ı:

identificador ::= nombre[.extensiń]
o

Atenińdonos a estas reglas, conviene elegir los nombres de los archivos
e
relacionados con su contenido. En cuanto a las extensiones, su elecciń
o
depende del tipo de archivo; las m´s usuales son las siguientes:
a

extensiń
o uso habitual
Programas ejecutables
com exe
Lotes de ´rdenes (v. A.2.5)
o
bat
Programas del sistema
sys
C´digo fuente de programas
o
bas pas cob
en Basic, Pascal o Cobol
Archivos de texto
txt

L´gicamente, los identificadores usados para representar archivos no
o
pueden coincidir con los identificadores propios de dispositivos.
Con frecuencia, se necesita realizar ciertas operaciones con un grupo
de archivos m´s o menos grande. Si esos archivos fueron bautizados si-
a
guiendo ciertas pautas, es posible identificarlos gen´ricamente mediante
e
un patrń o plantilla de archivo. Para ello, se usan los caracteres co-
o
mod´ * y ?, que representan respectivamente cualquier cadena de ca-
ın,
racteres como terminaciń del nombre o extensiń, y un carćter en
o o a
cualquier posiciń del identificador. Por ejemplo:
o

Plantilla Interpretaciń
o
archivo.com, archi-1.com, arch.com,. . .
arch∗.com
c92-93.txt, c93-94.txt, c9a-9f.txt,. . .
c9?-9?.txt
∗.exe Todos los archivos con esa extensiń
o
∗.∗ Todos los archivos

184 ´ ´

A.1.3 Directorios
El n´mero de archivos grabados en un disco llega con frecuencia a
u
´
ser enorme, por lo que se hace necesario clasificarlos. Este es el come-
tido de los directorios y subdirectorios, algo as´ como compartimentos
ı
y compartimentos dentro de compartimentos que permiten organizar
jer´rquicamente los archivos de un disco.
a
En general, los identificadores de los directorios siguen las mismas
reglas que los archivos, aunque en el caso de los directorios es bastante
frecuente omitir la extensiń. Adem´s de los identificadores corrientes,
o a
existen s´
ımbolos especiales para indicar las siguientes posiciones:
identificador posiciń
o
el directorio principal o ra´
ız

el directorio actual
.
el directorio “padre”
..
La comparaciń de los directorios con compartimentos se refleja gr´-
o a
ficamente en el ejemplo de la figura A.1, donde los identificadores de los
directorios y subdirectorios seãlan puertas (de entrada), y los archivos
n
estń representados directamente por sus identificadores. Otro modo
a
m´s sencillo e igualmente util de representarlos es como ´rboles, segń
a ´ a u
se muestra en la figura A.2.
Es importante tener en cuenta que los archivos contenidos en cada
unidad de trabajo estń organizados en forma de arbol, por lo tanto,
a ´
cada unidad tiene su propio directorio ra´ y en todo momento cada
ız
unidad tiene un directorio actual.
Adem´s, es posible referirse a cualquier directorio o conjunto de ar-
a
chivos indicando una ruta de acceso desde la posiciń actual, esto es, el
o
2 (váse 4.2.2). Con este fin, el s´
directorio de trabajo e ımbolo sirve para
concatenar los pasos hacia dicha posiciń.
o
As´ por ejemplo, considerando que el disco C: est´ organizado segń
ı a u
la estructura anterior, es posible referirse a los archivos ejerci.tex y
examen.tex desde diversos lugares:
2
Esta posiciń se conoce frecuentemente como directorio “por defecto”, a causa de
o
una traducciń dudosa de su nombre default directory, en ingl´s.
o e

185
´
A.1. Organizacion de recursos

escuela command.com
autoexec.bat
grupo-C.dbf config.sys
ejerci.tex
juegos
examen.tex
tetris.exe
cartas
carta-2.txt
keyb.com
carta-1.txt
keyboard.sys
win.bat

Figura A.1.

• Desde C:

escuela*.tex

• Desde C:escuela

*.tex

• Desde C:escuelacartas

..*.tex

• Desde C:escuelajuegos

..escuela*.tex

186 ´ ´

command.com
config.sys
autoexec.bat
keyb.com
keyboard.sys
win.bat

escuela

grupo-C.dbf
ejerci.tex
examen.tex

cartas

carta-1.txt
carta-2.txt

juegos
tetris.exe

Figura A.2.

´ 187
A.2. Ordenes del DOS

• Desde cualquier lugar del disco C:

escuela*.tex

• Desde cualquier lugar, incluso desde otro disco:

C:escuela*.tex

A.1.4 Prompt
El prompt 3 es un indicador con el que el dos expresa que est´ es-
a
perando nuestras ordenes, listo para ejecutarlas. El dos puede indicar
´
esta disposiciń de diversas formas, a nuestro capricho, pero la m´s ex-
o a
tendida consiste en recordar el disco de trabajo y la posiciń, dentro de
o
´l, en ese momento; suele finalizarse con el carćter . Por ejemplo, el
e a
prompt

C:ESCUELACLASES

indica que la posiciń de trabajo actual es el subdirectorio CLASES, del
o
directorio ESCUELA, en el disco C:. A la derecha del prompt aparece el
cursor, bajo nuestro control, para escribir la orden que deseemos.

´
A.2 Ordenes del DOS
El sistema dos ofrece un int´rprete de mandatos que permite al
e
usuario la comunicaciń con el computador.
o
Empecemos por poner unos cuantos ejemplos de ´rdenes, junto con
o
su funcionamiento. En adelante, usaremos letra de molde para reprodu-
cir el intercambio de informaciń entre computador y usuario; lo escrito
o
por el computador aparece en letra vertical y lo escrito por el usuario en
letra oblicua:
3
Aunque en espaõl significa incitar o incitaciń, s´lo usamos el t´rmino ingl´s, sin
n o o e e
traducir.

188 ´ ´

C:CD pascal
C:PASCALA:
A:Dir *.CHI
El volumen en la unidad A no tiene etiqueta
El n´mero de serie del volumen es 335E-11EF
u
Directorio de A:

ENTROPY CHI 1633 21/06/93 9:08
REGLAMEN CHI 2204 27/06/93 20:07
JUNIO-93 CHI 3425 29/06/93 17:03
3 Archivo(s) 176640 bytes libres

A:FORMAT B:
Comando o archivo no se encuentra
A:C:DOSFORMAT B:
... ... ...
A:CLS
Debe advertirse que en el lenguaje del dos no se distingue entre las
letras may´sculas y las min´sculas. Esto afecta a los identificadores (ya
u u
sea para dispositivos, archivos o directorios), as´ como a las ´rdenes que
ı o
estudiaremos.
Por otra parte, los comandos del dos pueden agruparse en dos ca-
tegor´ıas: ´rdenes (internas) del dos y programas (externos). El dos
o
conoce las primeras, y es capaz de interpretarlas y ejecutarlas en cual-
quier momento; tambiń es posible ordenar la ejecuciń de un programa
e o
tras el prompt pero, para ejecutarlo, el dos debe leer el disco para pa-
sarlo a la memoria del computador. Por lo tanto, s´lo es posible ejecutar
o
programas grabados en un disco accesible por el dos.
Por ejemplo: el cambio de unidad, las ordenes CLS, DIR y CD son
´
o
´rdenes internas; FORMAT en cambio es un programa. El inter´s de esta
e
observaciń consiste en que, cuando se ordena un comando externo o
o
programa, para que ´ste pueda ejecutarse deber´ darse alguna de las
e a
siguientes circunstancias:

´ 189

- el programa deber´ estar en la unidad y directorio de trabajo ac-
a
tual, o

- se indicar´ su posiciń, para que el dos pueda encontrarlo, o
a o

- estar´ en alguna de las posiciones conocidas de antemano por
a
el dos en los que busca las ´rdenes de uso frecuente (váse la
o e
secciń A.2.3).
o

En los siguientes apartados se describirń los comandos del dos m´s
a a
usuales. Interesa saber de cada uno si es externo o interno, su prop´sito
o
y su sintaxis correcta. Usaremos las reglas EBNF (introducidas en el
cap´
ıtulo 5) escribiendo los s´
ımbolos terminales con letra vertical y los
no terminales con letra oblicua, en vez de distinguirlos con may´sculas
u
y min´sculas, o de usar los metas´
u ımbolos y , por tener ´stos otro
e
cometido.
As´ por ejemplo, podemos decir que la estructura general de las
ı
o
´rdenes del dos es la siguiente:

comando [argumentos] [opciones]

donde la primera palabra es el nombre del comando, y aparece siempre;
los argumentos son los objetos que maneja la orden, frecuentemente ar-
chivos o directorios, y no siempre aparecen (por ejemplo, la orden CLS
no tiene argumentos); y las opciones son espec´ ıficas de cada comando,
como /W, y alteran el funcionamiento del mismo. En estas descripciones
sintćticas aparecerń con frecuencia los siguientes s´
a a ımbolos no termi-
nales:

• Unidad : A:, B:, C:, . . .

• La [posiciń], opcional, se indica cuando procede, dando una uni-
o
dad de disco y/o un camino de acceso, bien desde el directorio ra´
ız
(posiciń absoluta) o desde el (sub)directorio actual abierto en el
o
disco correspondiente (posiciń relativa):
o

[unidad][camino]

190 ´ ´

• Archivo(s), que muchas veces se expresarń de forma gen´rica me-
a e
diante una plantilla o patrń, usando los s´
o ımbolos comod´ın.

• Las opciones, tales como /B, /S, . . .

Por otra parte, muchas de las ordenes incluyen en su sintaxis partes
´
opcionales, frecuentemente un disco, una posiciń dentro de ´l o un
o e
conjunto de archivos. Cuando esas partes opcionales se omiten, se asume
que se trata del disco de trabajo actual, del (sub)directorio abierto, de
todos los archivos a la vista, etc.

´
A.2.1 Ordenes b´sicas
a
CLS (interna)

• Prop´sito: Borra la pantalla, situando el prompt y el cursor en su
o
comienzo.

• Sintaxis: CLS

Cambio de unidad (interna)

• Prop´sito: Establece una nueva unidad de trabajo.
o

• Sintaxis: unidad

FORMAT (externa)

• Prop´sito: Preparar un disco para ser usado por el dos, creando
o
el directorio (vac´ inicial.
ıo)

• Sintaxis: [posiciń]FORMAT unidad [opciones]
o

• Algunas de las opciones usadas con este comando son las siguientes:

– /S, para transferir a un disco el sistema operativo, haciendo
as´ posible iniciar el funcionamiento del dos con ese disco.
ı
– /V, para dar un nombre a un disco.

´ 191

A.2.2 Manejo de archivos
DIR (interna)
• Prop´sito: Proporciona informaciń sobre:
o o

– la posiciń especificada,
o
– los archivos visibles en esa posiciń,
o
– las puertas (de acceso a directorios) a la vista, incluyendo el
subdirectorio actual, desde la posiciń indicada,
o
– la memoria libre en una unidad.

• Sintaxis: DIR [posiciń][archivo(s)] [/W][/P]
o

• Ejemplo:

C:PASCAL-6 DIR /w

El volumen en la unidad C tiene etiqueta BLAISE
El n´mero de serie del volumen es 0F1E-18DF
u
Directorio de C:PASCAL-6

. .. TVISION TVDEMOS
UTILS TURBO3 TURBO EXE UNZIP EXE
README COM TURBO TPL TURBO TP TPC EXE
TPTOUR EXE TPTOUR CBT TPTOUR1 CBT TPTOUR_P CBT
TPTOUR CBT TPTOUR_U CBT README TURBO HLP
TPC CFG NONAME00 PAS
22 Archivo(s) 5171200 bytes libres

• Opciones

– /P sirve para parar la relaciń de p´gina en p´gina.
o a a
– Con la opciń /W, s´lo se da el identificador de cada archivo
o o
y se aprovecha la pantalla a lo ancho, con lo que la relaciń
o
ocupa menos l´ıneas.

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