Una base de datos es un conjunto ordenado de datos los cuales son manejados

segn la necesidad del usuario, para que un conjunto de datos pueda ser

procesado eficientemente y pueda dar lugar a la informacin, primero se debe

guardar lgicamente en archivos, es una coleccin de archivos

interrelacionados, el contenido de una base de datos rene la informacin

almacenada en archivos de una organizacin, de tal manera que los datos estn

disponibles para los usuarios, una finalidad de la base de datos es eliminar la

redundancia o al menos minimizarla. La arquitectura de tres niveles es til para

explicar el concepto de independencia de datos que podemos definir como la

capacidad para modificar el esquema en un nivel del sistema sin tener que

modificar el esquema del nivel inmediato superior.

2

Una base de datos es un almacenamiento de datos que se utiliza al mismo

tiempo por muchos departamentos y usuarios. En lugar de trabajar con ficheros

desconectados e informacin redundante, todos los datos se integran con una

mnima cantidad de duplicidad. La base de datos no pertenece a un

departamento, se comparte por toda la organizacin.

Hay tres caractersticas importantes inherentes a los sistemas de bases de

datos: la separacin entre los programas de aplicacin y los datos, el manejo

de mltiples vistas por parte de los usuarios y el uso de un catlogo para

almacenar el esquema de la base de datos.

La mayora de los SGBD no distinguen del todo los tres niveles. Algunos

incluyen detalles del nivel fsico en el esquema conceptual. En casi todos los

SGBD que se manejan vistas de usuario, los esquemas externos se especifican

con el mismo modelo de datos que describe la informacin a nivel conceptual,

aunque en algunos se pueden utilizar diferentes modelos de datos en los

niveles conceptuales y externo.

Hay que destacar que los tres esquemas no son ms que descripciones de los

mismos datos pero con distintos niveles de abstraccin. Los nicos datos que

existen realmente estn a nivel fsico, almacenados en un dispositivo como

puede ser un disco. En un SGBD basado en la arquitectura de tres niveles, cada

grupo de usuarios hace referencia exclusivamente a su propio esquema

externo.

Por lo tanto, el SGBD debe transformar cualquier peticin expresada en trminos

de un esquema externo a una peticin expresada en trminos del esquema

conceptual, y luego, a una peticin en el esquema interno, que se procesar

sobre la base de datos almacenada. Si la peticin es de una obtencin (consulta)

de datos, ser preciso modificar el formato de la informacin extrada de la base

de datos almacenada, para que coincida con la vista externa del usuario.

Para describir la naturaleza de una base de datos, se define el concepto de

modelo de datos, que es un conjunto de herramientas conceptuales para

describir los datos, las relaciones entre ellos, su semntica y sus limitantes. Se

han propuesto varios modelos diferentes, los cuales se dividen en tres grupos:

3

lgicos basados en objetos, lgicos basados en registros y los modelos fsicos

de datos.

Por lo tanto, la arquitectura de tres niveles puede facilitar la obtencin de la

verdadera independencia de datos, tanto fsica como lgica. Sin embargo, los

dos niveles de correspondencia implican un gasto extra durante la ejecucin de

una consulta o de un programa, lo cual reduce la eficiencia del SGBD. Es por

esto que muy pocos SGBD han implementado esta arquitectura completa.

Esquemas y niveles de una Base de Datos

a) En el nivel externo se sitan las diferentes visiones lgicas que los

procesos usuarios (programas de aplicacin y usuarios directos) tendrn de

las partes dela BD que utilizarn. Estas visiones se denominan esquemas

externos.

b) En el nivel conceptual hay una sola descripcin lgica bsica, nica y global,

que denominamos esquema conceptual, y que sirve de referencia para el

resto de los esquemas.

c) En el nivel fsico hay una sola descripcin fsica, que denominamos

esquema interno.

4

El tipo de arquitectura integrada y el ms comn entre los RDBMSs comerciales.

ee una integracin de los lenguajes de definicin de datos (DDL) y los de

manipulacin de datos (DML) en un slo lenguaje (DMDL: Data Manipulation and

Description Language). Por un lado, esta integracin resulta muy cmoda para

el DBA, puesto que le basta con aprender un solo lenguaje formal para realizar

todas las tareas de creacin y mantenimiento de la base de datos. Pero por otro

lado, estos sistemas (tanto los separados como los uniformes) fuerzan una

proyeccin directa desde el nivel externo al interno, haciendo que el nivel

conceptual, el fundamental segn la arquitectura ANSI/X3/SPARC, desaparezca

o se implemente en el nivel externo como una vista global externa. Por esta

razn algunos DBAs inexpertos tienden a obviar la fase de anlisis, cuando de

hecho es la vital para la correcta implementacin de la base de datos. Insistimos

en que un buen modelado conceptual es una condicin indispensable para el

correcto desarrollo de una base de datos. Pensamos que lo ideal es usar un

DBMS que nos permita desarrollar todas las tareas (de descripcin y de

manipulacin) lo ms fcilmente posible, pero no sin antes disponer de todas

las herramientas necesarias para un correcto modelado conceptual, estn stas

o no incluidas en el DBMS.

Una base de datos es en esencia es una coleccin de archivos relacionados

entre s, de la cual los usuarios pueden extraer informacin sin considerar los

lmites de los archivos.

Un objetivo importante de un sistema de base de datos es proporcionar a los

usuarios una visin abstracta de los datos, es decir, el sistema esconde ciertos

detalles de cmo se almacenan y mantienen los datos. Sin embargo para que

el sistema sea manejable, los datos se deben extraer eficientemente. Existen

diferentes niveles de abstraccin para simplificar la interaccin de los usuarios

con el sistema; Interno, conceptual y externo, especficamente el de

almacenamiento fsico, el del usuario y el del programador.

5

Este concepto de independencia implica la separacin entre el almacenamiento

y la organizacin lgica de los datos, con lo que se consigue:

Los datos se presentarn de formas distintas, segn las necesidades de los

usuarios.

El almacenamiento de los datos, su estructura lgica y los programas de

aplicacin sern independientes unos de otros.

Este objetivo, ha tenido gran influencia en la arquitectura de los SGBD.

Existen 2 estructuras: la lgica (vista del usuario) y la fsica (forma en que se

encuentran los datos en el almacenamiento). En las bases de datos aparece un

nuevo nivel de abstraccin llamado nivel conceptual, estructura lgica global,

esquema. Esta estructura intermedia es una representacin global de los datos

independiente de equipos y los usuarios (visin de la empresa).

Los otros dos niveles corresponden al nivel de mquina o interno y al nivel de

usuario o externo.

El objetivo de la arquitectura de tres niveles es el de separar los programas de

aplicacin de la base de datos fsica. En esta arquitectura, el esquema de una

base de datos se define en tres niveles de abstraccin distintos:

En el nivel interno se describe la estructura fsica de la base de datos mediante

un esquema interno. Este esquema se especifica mediante un modelo fsico y

describe todos los detalles para el almacenamiento de la base de datos, as

como los mtodos de acceso, es el nivel que define el formato de

almacenamiento fsico de los datos. Esta visin contempla: la organizacin de

los ficheros, modos de acceso, ndices y punteros, bloqueo de registros. El nivel

interno se describe por medio de un esquema interno o vista interna. Tiene un

esquema interno que describe la estructura fsica de almacenamiento de base

de datos. Emplea un modelo fsico de datos y los nicos datos que existen

estn realmente en este nivel.

El esquema de nivel interno responde a las cuestiones de rendimiento (espacio

y tiempo) planteadas al hacer el diseo fsico de la BD y al

ajustarlo*posteriormente a las necesidades cambiantes.

6

De acuerdo con la arquitectura ANSI/SPARC, para crear una BD hace falta definir

previamente su esquema conceptual, definir como mnimo un esquema

externo y, de forma eventual, definir su esquema interno. Si este ltimo

esquema no se define, el mismo SGBD tendr que decidir los detalles de la

organizacin fsica. El SGBD se encargar de hacer las correspondencias

(mappings) entre los tres niveles de esquemas.

En el nivel conceptual se describe la estructura de toda la base de datos para

una comunidad de usuarios (todos los de una empresa u organizacin),

mediante un esquema conceptual. Este esquema oculta los detalles de las

estructuras de almacenamiento y se concentra en describir entidades, atributos,

relaciones, operaciones de los usuarios y restricciones.

En este nivel se puede utilizar un modelo conceptual o un modelo lgico para

especificar el esquema. Es una visin total de los datos de la BD, de cmo est

organizada toda la base de datos, tal y como la crea el analista conceptualmente

(representacin de las tablas). Es la visin del administrador de la BD, que es

el nico usuario que trabaja a este nivel; el resto de usuarios trabajan a nivel

externo utilizando subconjuntos de la estructura conceptual. tiene esquema

conceptual. Describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad

de usuarios. Oculta los detalles fsicos de almacenamiento y trabaja con

elementos lgicos como entidades, atributos y relaciones.

El esquema conceptual corresponde a las necesidades del conjunto de la

empresa o del SI, por lo que se escribir de forma centralizada durante el

denominado diseo lgico de la BD.

Sin embargo, cada aplicacin podr tener su visin particular, y seguramente

parcial, del esquema conceptual. Los usuarios (programas o usuarios directos)

vern la BD mediante esquemas externos apropiados a sus necesidades. Estos

esquemas se pueden considerar redefiniciones del esquema conceptual, con

las partes y los trminos que convengan para las necesidades de las

aplicaciones (o grupos de aplicaciones). Algunos sistemas los denominan

subesquemas.

7

En el nivel externo se describen varios esquemas externos o vistas de usuario.

Cada esquema externo describe la parte de la base de datos que interesa a un

grupo de usuarios determinados y oculta a ese grupo el resto de la base de

datos. En este nivel se puede utilizar un modelo conceptual o un modelo lgico

para especificar los esquemas. es el nivel ms alto de abstraccin, es decir el

ms cercano al usuario, y proporciona una visin parcial de los datos. Es la

visin que tiene un usuario o aplicacin de la base de datos. Cada usuario tiene

una vista externa diferente de la base de datos. Para cada tipo de usuario hay

que especificar un esquema externo, subesquema o vista externa, que describe

un subconjunto de la BD. Tiene varios esquemas externos o vistas de usuario.

Cada esquema describe la visin que tiene de la base de datos a un grupo de

usuarios, ocultando el resto.

Uno de los objetivos de un sistema de bases de datos es proporcionar a los

usuarios una visin abstracta de la informacin, ocultando ciertos detalles

acerca de cmo se almacenan los datos, pero permitiendo una recuperacin

est formado por las vistas individuales de cada uno de los usuarios, es decir,

cmo percibe el usuario la base de datos. ste es el nivel en el cual trabaja el

usuario individual. Los usuarios pueden ser o bien programadores de

aplicaciones o usuarios finales, donde cada usuario dispone de un lenguaje. En

el caso de un programador de aplicaciones dicho lenguaje puede ser un lenguaje

de alto nivel para manejar la base de datos y si la base de datos no lo permite,

se utilizar un lenguaje propio del sistema de bases de datos. En el caso de ser

un usuario final ser o bien un lenguaje de consulta, (como el SQL) .

8

Niveles de Abstraccin de una base de datos

9

Abstraccin: consiste en aislar un elemento de su contexto o del resto de los

elementos que lo acompaan. En programacin, el trmino se refiere al nfasis

en el "qu hace?" ms que en el "cmo lo hace?". El comn denominador en

la evolucin de los lenguajes de programacin, desde los clsicos o imperativos

hasta los orientados a objetos, ha sido el nivel de abstraccin del que cada uno

de ellos hace uso.

Esquema Conceptual: Se denomina mapa conceptual a la herramienta que

posibilita organizar y representar, de manera grfica y mediante un esquema, el

conocimiento. Esta clase de mapas surgi en la dcada del 60 con los planteos

tericos sobre la psicologa del aprendizaje.

La independencia lgica: es la capacidad de modificar el esquema conceptual

sin tener que alterar los esquemas externos ni los programas de aplicacin. Se

puede modificar el esquema conceptual para ampliar la base de datos o para

reducirla. Si, por ejemplo, se reduce la base de datos eliminando una entidad,

los esquemas externos que no se refieran a ella no debern verse afectados.

La independencia fsica: es la capacidad de modificar el esquema interno sin

tener que alterar el esquema conceptual (o los externos). Por ejemplo, puede

ser necesario reorganizar ciertos ficheros fsicos con el fin de mejorar el

rendimiento de las operaciones de consulta o de actualizacin de datos

10

Que es servidor de aplicaciones:

Es un cambio de nombre para algunos servidores Web de nueva generacin que

permiten construir aplicaciones. Suelen asociarse con servidores de alto rendimiento

pensados para dar servicio a sitios Web con grandes necesidades para gestionar

movimientos de datos, afluencia de visitas, atencin de transacciones hacia bases de

datos, etc.

Que es Lgica de negocio

Es donde reside el servidor de aplicaciones y el conjunto de programas a los que da

soporte.

Que es Interfaz de Programacin de Aplicaciones (Application Programming

Interface, API)

se encarga de mantener el dilogo con la base de datos, para poder llevar a cabo el

acceso y manipulacin de los datos. Algunos de los componentes que forman parte

de esta interfaz son los siguientes: OLE DB, ODBC (Open Database Connectivity), JDBC

(Java Data Base Connectivity), ISAPI (Internet Server Application Programming

Interface) y CGI (Common Gateway Interfaz.

Que es ODBC (Open Data Base Connectivity)

Esta tecnologa proporciona una interfaz comn para tener acceso a bases de datos

SQL heterogneas. ODBC est basado en SQL (Structured Query Language) como un

estndar para tener acceso a datos. ODBC permite la conexin fcil desde varios

lenguajes de programacin y se utiliza mucho en el entorno Windows. Sobre ODBD

Microsoft ha construido sus extensiones OLE DB y ADO. Los OCBD

11

Los sistemas de base de datos se disean para manejar grandes

cantidades de informacin. El manejo de los datos implica tanto la

definicin de estructuras para el almacenamiento como la creacin de

mecanismos para el manejo de la informacin.

De los objetivos ms importantes del sistema de base de datos es cuidar

la seguridad de la informacin almacenada en la base de datos,

previniendo cadas del sistema o intentos de acceso no autorizados.

Otro de los objetivos principales de una base de datos es proporcionar a

los usuarios una visin abstracta de los datos. Es decir, el sistema oculta

ciertos detalles relativos a la forma en que se almacenan y mantienen los

datos. Esto se logra definiendo tres niveles de abstraccin en los que

puede considerarse la base de datos: interno, externo, conceptual.

Para describir la naturaleza de una base de datos, se define el concepto

de modelo de datos, que es un conjunto de herramientas conceptuales

para describir los datos, las relaciones entre ellos, su semntica y sus

limitantes. Se han propuesto varios modelos diferentes, los cuales se

dividen en tres grupos: lgicos basados en objetos, lgicos basados en

registros y los modelos fsicos de datos.

Las bases de datos cambian con el tiempo al insertar informacin en ellas

y eliminarla. El conjunto de informacin almacenada en la base de datos

en determinado momento se denomina instancia de la base de dato

Los niveles mediante los cuales se ejemplifica la arquitectura de una base

de datos son: Nivel Externo, Conceptual Interno, donde cada uno de ellos

representa ciertas caractersticas de la informacin.

NIVEL INTERNO.- Es como los usuarios ven la informacin en el

almacenamiento fsico, es decir como se almacena en realidad.

12

NIVEL EXTERNO.- Es la forma como el usuario ve o define la informacin

dentro del sistema de base de datos.

NIVEL CONCEPTUAL.- Es el nivel de mediacin entre dos niveles

anteriores, es como lo conceptualiza el usuario antes de llevar a la base

de datos.

13

En los niveles de abstraccin de una base de datos, hay que destacar que los

tres esquemas no son ms que descripciones de los mismos datos pero con

distintos niveles de abstraccin. Los nicos datos que existen realmente estn

a nivel fsico, almacenados en un dispositivo como puede ser un disco. En la

arquitectura de tres niveles, cada grupo de usuarios hace referencia

exclusivamente a su propio esquema externo, Por lo tanto, el SGBD debe

transformar cualquier peticin expresada en trminos de un esquema externo

a una peticin expresada en trminos del esquema conceptual, y luego, a una

peticin en el esquema interno, que se procesar sobre la base de datos

almacenada.