Unidad 1 base de datos 1 de ibm

Base de Datos I
Código de Curso: TWB22B
Versión 5.0
Guía del Estudiante
Libro 1: Base de Datos I
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Guía del Estudiante Base de Datos I
Libro 1: Base de Datos I Unidad 1: Introducción al RDBMS 13
© Copyright IBM Corp. 2007
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Unidad 1: Introducción al RDBMS
Objetivos de Aprendizaje
Al final de esta unidad usted será capaz de:
• Definir qué es una base de datos.
• Describir el DBMS.
• Enumerar los diversos modelos de datos.
• Describir el RDBMS.
• Describir los fundamentos de la Administración de Transacciones.
• Explicar la necesidad de las características “ACID” de una transacción.

Base de Datos I Guía del Estudiante
Unidad 1: Introducción al RDBMS Libro 1: Base de Datos I 14
1. Historia de la Base de Datos
En los inicios de la programación, se manejaban grandes cantidades de datos,
especialmente en las aplicaciones comerciales y de negocios. Estos datos se
organizaban como archivos de datos en dispositivos de almacenamiento secundarios,
tales como discos y cintas.
Los archivos de datos se pueden ver como una colección de registros, y cada registro
tiene un conjunto de campos. Cada campo de los registros es de algún tipo de dato que
se define en el lenguaje de programación que se está utilizando, por ejemplo C o
COBOL. Estos archivos de datos también se llaman archivos planos, pues pueden ser
representados en dos dimensiones.
Las relaciones en los archivos de datos deben ser manejadas por los programadores.
Dependiendo de la aplicación, los archivos de datos se pueden organizar como archivos
secuenciales o archivos de acceso aleatorio.
Los archivos de datos se organizan dependiendo del dispositivo físico que se utilice. Por
ejemplo, el mismo archivo de dato cuando está almacenado en una cinta magnética se
accede de diferente manera, que cuando se almacena en un disco. El método para
acceder a registros de un archivo de datos almacenado en un disco difiere,
dependiendo de sí la longitud de registro es fija o variable.
Por lo tanto, la definición del archivo de datos y los métodos para acceder a ellos
dependen de la naturaleza del dispositivo en el que se crean y utilizan. Esto presenta un
problema mayor cuando los programas se escriben para manipular datos en las
aplicaciones.
¿Qué sucede si una organización pretende migrar sus actuales dispositivos de
almacenamiento a la última tecnología? Con toda probabilidad, todos los programas (es
decir, la lógica de las aplicaciones) deberán ser modificados, con cambios en la
estructura de los archivos de datos y en su uso.
El almacenamiento en un archivo plano tiene las siguientes desventajas:
• Concurrencia:
La concurrencia es un problema en los archivos planos, pues los datos pueden ser
accedidos y modificados solamente por una persona a la vez. La solución a este
problema es tener una cola de las aplicaciones que intentan acceder al archivo o
tener más de una copia del mismo archivo, que permitan a las diferentes
aplicaciones tener acceso a ellas. Sin embargo, la segunda solución se aplica
solamente en el caso de acceso de sólo lectura.
• Integridad:
En un sistema de archivo plano, si más de una aplicación utiliza la misma
información, los datos pueden corromperse (perder información). La posibilidad de
corrupción de datos es mayor cuando grandes cantidades de datos son
almacenadas en un sistema de archivo plano.

• Relación entre Datos:
Es muy difícil establecer relaciones entre los datos en un archivo plano, pues no hay
una estructura predefinida para el mismo. Los datos solamente pueden ser
estructurados utilizando delimitadores entre ellos, lo que hace que relacionar los
datos sea una tarea difícil para los desarrolladores de aplicaciones.
• Reutilización:
El archivo plano diseñado para un sistema particular no se puede reutilizar en otro
sistema. El fuerte acoplamiento entre los datos y la aplicación hace virtualmente
imposible integrar los mismos datos en otro sistema.
• Seguridad:
Los datos son menos seguros cuando están almacenados en un sistema de archivo
plano, dado que los archivos pueden ser accedidos por cualquier usuario o cualquier
otra aplicación. La implementación de un mecanismo de bloqueo de archivo es algo
difícil. Además, la naturaleza de los datos que son ASCII puros, cuando están
almacenados como archivo de texto, los hace vulnerables desde el punto de vista de
seguridad.
Los Sistemas de Administración de Base de Datos Relacional (Relational Database
Management Systems - RDBMS) se ocupan de muchas de estas desventajas. Se
explicarán primero algunos términos básicos de base de datos, y luego se discutirá
acerca del RDBMS en la siguiente sección.
2. ¿Qué es una Base de Datos?
Una base de datos es una colección organizada de datos relacionados. Hay tres
palabras claves en esta definición. Estas son:
• Organizado: La palabra organizado hace referencia a la manera en que los
datos deben ser almacenados. Solamente, si se organizan los datos, el usuario
podrá localizarlos y recuperarlos eficientemente.
• Colección: La colección hace referencia a un grupo de datos, y no tan sólo a
uno en particular. Son generalmente datos que pertenecen a diversos tipos de
datos. Algunos de los elementos de datos pueden ser números enteros, otros
números reales, incluso otros pueden ser tipos de datos estructurados, tal como
los tipos de datos de fecha.
• Inter-relacionado: La interrelación entre los datos permite que una colección de
datos proporcione información razonable y coherente. La información y los datos
significan dos cosas distintas. Cuando los datos tienen sentido para un negocio
se convierten en información. Es decir, los datos procesados se denominan
información. Por ejemplo, un negocio puede tener datos de ventas. Cuando
estos datos se convierten en ventas regionales considerados por trimestre, se
transforman en información.
Una base de datos se utiliza para almacenar y recuperar datos. Físicamente, los datos
se almacenan como archivos de datos en una computadora. Una colección de datos
computarizados, que constituyen una base de datos, son almacenados como un archivo
de datos en una computadora.

¿Entonces de qué manera una base de datos es diferente a los archivos de datos
planos? La base de datos, en sí misma, quizás agrega muy poco valor a los archivos
planos. Sin embargo, como Sistema de Administración de Base de Datos - DBMS,
proporciona al creador de la base de datos y al usuario de aplicaciones ventajas de gran
alcance.
3. ¿Qué es un DBMS?
Se requiere un sistema para manejar la base de datos. El manejo de una base de datos
implica no sólo recuperar datos de la base de datos, sino también agregar, modificar y
eliminar información de la base de datos. Un conjunto de programas que ayudan a
realizar estas operaciones se denomina Sistema de Administración de Base de Datos -
DBMS.
De la descripción anterior, se puede definir el DBMS como un sistema que trabaja sobre
las bases de datos y ayuda a los usuarios a administrar la base de datos de acuerdo a
sus necesidades.
Los siguientes son algunos puntos importantes acerca del DBMS:
Un DBMS se puede entender simplemente como algo que provee al programador y al
usuario las funcionalidades para crear una base de datos, agregar elementos a la base
de datos, modificar su contenido, eliminar registros y ordenar los registros de la manera
deseada.
El DBMS proporciona al usuario comandos que le permiten realizar estas tareas, no
teniendo que realizar programación de bajo nivel.
La independencia de datos está garantizada en el caso de DBMS.
A continuación se discute la independencia de datos.
4. DBMS y la Independencia de Datos
El punto principal que distingue un archivo de datos de un DBMS, es la propiedad de
independencia de datos que proporciona el DBMS. Existen dos niveles de
independencia de datos:
Independencia de datos física: La propiedad de la independencia de datos física
implica la inmunidad de los programas de aplicación (que utilizan la base de datos) a los
cambios en la organización física de la base de datos. Esto significa que una vez que
los programas se escriben para crear y utilizar la base de datos, ellos permanecen igual
aún cuando la organización física de la base de datos haya cambiado. Esto es una
enorme ventaja para los desarrolladores e igualmente para los usuarios.
Independencia de datos lógica: La propiedad de independencia de datos lógica es la
capacidad de cambiar el esquema lógico de la base de datos, sin causar que las
aplicaciones se reescriban.

Los siguientes son los diversos tipos de usuarios que utilizan los DBMS:
• Programadores de Aplicaciones: Trabajan con el DBMS a través de programas de
aplicaciones escritos por ellos en lenguajes de alto nivel.
• Usuarios Sofisticados: Interactúan con el DBMS a través de las sentencias SQL.
Ellos no escriben programas de aplicación.
• Usuarios Especializados: Son los usuarios sofisticados que escriben aplicaciones
especializadas de base de datos que no vienen con las aplicaciones tradicionales de
procesamiento de datos.
• Usuarios Ingenuos: Son los usuarios no sofisticados que interactúan con el DBMS,
utilizando programas de aplicaciones escritos previamente.
• Administradores de Base de Datos: Son los usuarios que manejan y administran
las actividades de la base de datos. Interactúan con el DBMS a través de las
diversas utilidades administrativas proporcionadas por el mismo DBMS.
5. Modelos de Datos
Un modelo de datos es la estructura subyacente de una base de datos.
En esta unidad, se estudian los modelos lógicos basados en registros.
5.1Modelos Lógicos Basados en Registros
Los modelos lógicos basados en registros son llamados así porque la base de datos es
estructurada en torno a registros de formato fijo, con varios campos o atributos. Los
campos o atributos pueden ser de diferentes tipos de datos y cada campo es
usualmente de una longitud fija.
Los tres modelos de mayor aceptación basados en registros son los siguientes:
• Relacional.
• De Red.
• Jerárquico.
Se introduce el modelo jerárquico y de red, seguidamente se estudia en detalle el
modelo relacional.
5.2 El Modelo Relacional
En este modelo, se representan una o más tablas que contienen los datos y las
relaciones entre los diferentes datos.
Las siguientes son las características de una tabla:
• Una tabla es una colección de registros en una base de datos.
• Una tabla tiene múltiples columnas.

• Cada columna tiene un nombre único y contiene conjuntos de datos.
• Cada conjunto de datos se denomina fila.
• Un valor se obtiene por la intersección de una fila y de una columna.
Sean las Tablas 1.1 y 1.2 acerca del Registro de Estudiantes y de Códigos de
Disciplina presentadas a continuación:
ID-Estudiante
Nombre-
Estudiante
Hospedaje Código-Disciplina
93PS274 James Ram Bhawan A1
97PS087 Alice Meera Bhawan A2
97PS086 Anitha Meera Bhawan A1
97PS085 Jose Meera Bhawan A2
Tabla 1.1: Tabla de RegistrosdeEstudiante
Código-Disciplina Disciplina
A1 Ingeniería Química
A2 Ingeniería Civil
Tabla 1.2: Tabla de CodigosdeDisciplinas
La tabla RegistrosdeEstudiante contiene diversos detalles de un estudiante. Cada
columna en la tabla representa una propiedad / atributo del estudiante. Las Tablas 1.1 y
1.2 son tablas ejemplo de una base de datos relacional.
La segunda tabla contiene los nombres de las disciplinas para los diferentes códigos de
disciplina. A partir de estas tablas, se sabe que el estudiante James tiene la
identificación de estudiante 93PS274, vive en Ram Bhawan y pertenece a la disciplina
de Ingeniería Química.
El modelo relacional, que consiste de una colección de tablas que contienen los datos,
forma la base de lo que se conoce como Sistemas de Administración de Base de Datos
Relacionales (Relational Database Management Systems - RDBMS). El modelo
relacional también tiene la ventaja del soporte de un modelo matemático formal, que se
basa en el álgebra relacional y el cálculo relacional.
El modelo relacional soporta formas eficientes de recuperación y administración de
datos. Las operaciones relacionales como: seleccionar (select), proyectar (view), unir
(join) y las operaciones de conjuntos como la unión y la intersección, son la base sobre
la cual se construye el modelo relacional. Otra ventaja del modelo relacional es su
capacidad de hacer cumplir las restricciones de integridad de datos.

5.3 El Modelo de Red
En este modelo, los datos se representan mediante una colección de registros y las
relaciones entre los datos se representan por enlaces, que se pueden ver como
punteros. Los registros en la base de datos, se organizan en una colección de grafos
arbitrarios. La Figura 1.1 presenta el modelo de red.
Figura 1.1: Modelo de Red
Los conjuntos de registros en la Figura 1.1, utilizan la misma información presentada en
el modelo relacional para mostrar una base de datos de red de ejemplo.
Una base de datos de red es una colección de registros conectados a otros registros a
través de enlaces. Este, fue uno de los primeros enfoques de bases de datos. Los
sistemas comerciales de administración de base de datos que usaban el modelo de red
fueron populares en los años 70 e incluso a inicios de los 80.
5.4El Modelo Jerárquico
El modelo jerárquico es similar al modelo de red. Las siguientes son las características
de este modelo:
• Los datos se representan por una colección de registros y las relaciones entre
los datos se representan por enlaces.
• La única diferencia entre este modelo y el modelo de red, es que en el modelo
jerárquico los archivos están organizados como una colección de árboles, en vez
de una colección de grafos arbitrarios.
La Figura 1.2 es una representación esquemática del modelo jerárquico.

Figura 1.2: Modelo Jerárquico
Los conjuntos de registros en la Figura 1.2 muestran un ejemplo de una base de datos
jerárquica, utilizando la misma información dada en los modelos relacionales y de red.
El modelo jerárquico es importante, principalmente debido al IMS (Information
Management System) de IBM. El IMS es uno de los sistemas de base de datos de IBM
más antiguo y ampliamente difundido.
5.5Modelo Relacional vs. Otros Modelos
El modelo relacional es el modelo más usado en los sistemas de procesamiento de
datos comerciales. Los otros modelos, es decir jerárquico y de red, están
estrechamente ligados con la implantación subyacente de la base de datos. Dado que el
modelo relacional proporciona la ventaja adicional de independencia de datos, es más
popular.
El modelo relacional establece relaciones entre los registros según los valores que
contienen, mientras que, en los modelos de red y los modelos jerárquicos, la relación
entre los registros se mantiene a través de punteros o enlaces. Por lo tanto, las
operaciones de datos en un modelo relacional son relativamente simples, comparadas
con las operaciones de datos en los modelos jerárquicos y de red.

6. RDBMS
Ahora se sabe qué es un DBMS. Un RDBMS es un DBMS basado en el modelo
relacional. Las siguientes son las funciones de un RDBMS:
• Organizar los datos y las relaciones entre los datos en tablas que se componen
de columnas y filas.
• Permitir la definición de las estructuras de datos, de las operaciones de
almacenamiento y recuperación, además de las restricciones de integridad.
• Utilizar las restricciones de integridad para mantener la integridad de los datos
almacenados en las bases de datos relacionales.
En las bases de datos relacionales, ciertos campos se pueden designar como claves, lo
que significa que las búsquedas por valores específicos de esos campos pueden utilizar
la indexación (ordenar los registros de la tabla mediante las claves o índices creados)
para acelerar la búsqueda. Los registros en diferentes tablas pueden ser enlazados si
tienen el mismo valor en un campo particular en cada tabla.
6.1Proveedores de RDBMS
El mercado RDBMS está lleno de numerosos proveedores de RDBMS. Algunos de los
proveedores más conocidos se listan en la Tabla 1.3 que se presenta a continuación:
Proveedor Producto Última Versión
IBM DB2 UDB 9.1
Oracle Corporation Oracle 10
MySQL AB MySQL 5.0.37
PostgreSQL PostgreSQL 8.2.4
Microsoft Microsoft SQLServer 2005
Tabla 1.3: Proveedores RDBMS
Algunos de estos productos están disponibles tanto en ambiente Windows como en
ambiente UNIX. Los productos DB2, Oracle, PostgreSQL, SQLServer mencionados
arriba ya no son sólo considerados como RDBMS; también son clasificados como
Sistemas de Administración de Base de Datos Relacional de Objetos (ORDBMS).
A continuación se presenta el concepto de administración de transacciones.
6.2 Administración de Transacciones
La administración de transacciones es un concepto muy importante en cualquier
RDBMS.
¿Qué es una transacción?
Es una colección de operaciones que realiza una única unidad lógica de trabajo. Una
transacción es una unidad de trabajo en la cual una serie de operaciones ocurren entre
las sentencias y

de una aplicación. Una transacción es
atómica; es decir, se hace todo el trabajo o no se hace nada.
Partiendo del ejemplo de una transacción de transferencia de fondos. Es una sola
unidad lógica de trabajo, en donde se carga de una cuenta A y se acredita a otra cuenta
B. Esta transacción implica dos operaciones simples: un débito y un crédito. La unidad
lógica de trabajo (la transferencia de fondos) no está completa si no se realizan ambas
operaciones. La transferencia de fondos debe suceder en su totalidad o no efectúa
nada. Se tiene pues que, ambas operaciones ocurren o ni una ni la otra ocurre. Este
requerimiento de todo o nada se llama atomicidad.
La administración de transacciones implica algunas características importantes
llamadas características ACID (Atomicity, Consistency, Isolation and Durability), éste es
un mnemotécnico para: Atomicidad, Consistencia, Aislamiento y Durabilidad. Estas
características se explican brevemente en la siguiente sección:
• Atomicidad: Las operaciones asociadas a una transacción comparten
generalmente un objetivo común y son interdependientes. Si se ejecuta solamente
un subconjunto de estas operaciones, el sistema podría comprometer el objetivo
global de la transacción. La atomicidad elimina la posibilidad de procesar un
subconjunto de operaciones.
• Consistencia: Una transacción es una unidad de integridad porque preserva la
consistencia de datos, transformando un estado consistente de datos en otro estado
consistente.
La consistencia requiere que los datos comprometidos en una transacción se
preserven semánticamente. Algunas de las responsabilidades de mantener
consistencia caen sobre el desarrollador de aplicaciones, que debe asegurarse de
que todas las restricciones de integridad se cumplan en la aplicación.
Por ejemplo, al desarrollar una aplicación que transfiere dinero de una cuenta a otra,
hay una operación de débito que ocurre en la cuenta fuente, y una operación de
crédito que ocurre en la cuenta destino. La transacción tiene los siguientes dos
pasos:
Paso 1: Debitar de la cuenta fuente.
Paso 2: Acreditar a la cuenta destino.
Si la transacción falla después del paso 1, una inconsistencia de datos ocurre
debido a que la cantidad es debitada de la cuenta fuente, pero no se acredita a la
cuenta destino. Para asegurarse de que se mantiene la consistencia de datos, el
DBMS cancela la operación de débito, y se ejecuta una restitución (rollback) de la
transacción para obtener el estado consistente inicial.
• Aislamiento: Una transacción es también una unidad aislada. La administración de
transacciones permite que las transacciones concurrentes se comporten como si
cada una fuera la única transacción ejecutándose en el sistema. El aislamiento

requiere que cada transacción parezca ser la única transacción que manipula la
base de datos, aunque otras transacciones pueden estar ejecutándose
concurrentemente.
Una transacción nunca puede ver las etapas intermedias de otra transacción.
• Durabilidad: Una transacción es también una unidad de recuperación. Si una
transacción tiene éxito, el sistema garantiza que persistirán sus actualizaciones,
incluso si la computadora falla inmediatamente después de una ejecución
exitosa. En el ejemplo anterior, si falla la computadora inmediatamente después
de una transferencia exitosa de fondos, los nuevos valores de las cuentas A y B
deben persistir. Este requisito de la persistencia se llama durabilidad.
7. Ventajas de DBMS
Una vez introducidos los fundamentos del DBMS, se enumeran sus ventajas:
• La redundancia de datos puede ser minimizada. Los datos en un lugar, pueden ser
accedidos por muchas aplicaciones.
• La integridad, la seguridad y la consistencia de los datos pueden ser aseguradas.
La integridad de datos es administrada por las restricciones de integridad. El
acceso de usuarios y la administración de privilegios de usuarios proporciona la
seguridad de los datos. La administración de transacciones proporciona la
consistencia de los datos.
• El proceso de recuperación de datos puede hacerse más rápido mediante varios
mecanismos que mejoran el rendimiento.
• Se tienen operaciones para la manipulación de datos.
• Los datos pueden ser distribuidos.
Los datos son fácilmente adaptables a los cambios de los modelos del negocio.

Resumen
Ahora que ha completado esta unidad, usted debe ser capaz de:
• Definir qué es una base de datos.
• Describir el DBMS.
• Enumerar los diversos modelos de datos.
• Describir el RDBMS.
• Describir los fundamentos de la Administración de Transacciones - Transaction
Management.
• Explicar la necesidad de las características “ACID” de una transacción.

Unidad 1: Examen de Autoevaluación
1) Una base de datos es una colección organizada de datos inter-relacionados.
a) Verdadero
b) Falso
2) ¿Cuáles de los siguientes son los modelos basados en registros de mayor
aceptación?
a) Jerárquico
b) De Red
c) Relacional
d) Ninguna de las anteriores
3) En el modelo jerárquico, la relación entre los registros es a través de enlaces.
a) Verdadero
b) Falso
4) Enumere las características ACID.
5) El modelo jerárquico es una colección de árboles.
a) Verdadero
b) Falso
6) El modelo de red es un modelo basado en _________.
a) Objetos
b) Registros
c) Campos
d) Ninguna de las anteriores
7) Un(a) ___________________ es una única unidad lógica de trabajo.
a) Registro
b) Base de datos
c) Transacción
d) Campo

8) _______________ es una forma de modelo de datos.
a) Un modelo lógico basado en objetos.
b) Un modelo lógico basados en registros.
c) Un modelo físico.
d) Todas las anteriores.
9) En el modelo basado en registros, la base de datos se estructura alrededor de los
registros de formato variable de diversos tipos.
a) Verdadero
b) Falso
10) Una tabla es una colección de registros en una base de datos.
a) Verdadero
b) Falso

Respuestas a la Unidad 1: Examen de Autoevaluación
1) a
2) a, b y c
3) a
4) Atomicidad, Consistencia, Aislamiento (Isolation) y Durabilidad.
5) a
6) b
7) c
8) d
9) b
10) a

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