Fundamentos de Datos e Información: Estructura y Arquitectura de Bases de Datos

Datos e Información: Fundamentos Esenciales

En el ámbito de la informática, la información se define como un dato que ya ha sido procesado, mientras que los datos son la materia prima de la información. La jerarquía de la información, desde su nivel más elemental, se estructura de la siguiente manera:

• Bit: La unidad más básica de información.
• Byte: Conjunto de bits.
• Dato: Elemento individual de información.
• Registro: Conjunto de datos relacionados.
• Fichero: Colección de registros.
• Base de Datos (BD): Conjunto organizado de ficheros relacionados.

Cualidades de la Información de Calidad

Para que la información sea útil y efectiva, debe poseer ciertas características:

• Precisa: Refleja la realidad de manera correcta y sin errores, proporcionando una visión fidedigna del sistema.
• Oportuna: Disponible en el momento adecuado, minimizando el tiempo transcurrido entre la ocurrencia del hecho y su puesta a disposición del usuario.
• Completa: Aunque la completitud absoluta es difícil de alcanzar, se busca un nivel suficiente que satisfaga las necesidades del usuario.
• Significativa: Debe ser comprensible, relevante e interesante para el usuario, evitando la sobrecarga de datos irrelevantes.
• Coherente: Consistente con las reglas semánticas y lógicas establecidas, asegurando su validez.
• Segura: Protegida contra el deterioro, la pérdida y los accesos no autorizados, garantizando su integridad y confidencialidad.

Organización y Estructura de los Datos

Organización Lógica de los Datos

Los datos pueden clasificarse según su estructura lógica:

• Datos Simples: Aquellos que no están formados por otras estructuras de datos (ej., un número, un carácter).
• Datos Estructurados: Aquellos donde un nombre puede representar múltiples datos individuales (ej., un registro con varios campos).

Organización de los Datos en Memoria

La forma en que los datos se almacenan en la memoria principal del ordenador es crucial para el rendimiento:

• Estructuras Estáticas: Su tamaño en memoria se define y determina antes de la ejecución del programa, no pudiéndose modificar durante esta.
• Estructuras Dinámicas: No ofrecen limitaciones a la ocupación de la memoria interna durante la ejecución de un programa, permitiendo un tamaño variable.

Componentes Fundamentales en la Gestión de Datos

Registro

Un registro es una estructura capaz de almacenar datos en forma de unidades homogéneas dentro de un fichero. Se distinguen dos tipos:

• Registro Físico: Unidad de almacenamiento en memorias auxiliares que puede leerse o escribirse en una sola operación.
• Registro Lógico: Unidad de información homogénea compuesta por datos relacionados, percibida por el usuario o programa.

Fichero

Un fichero es un conjunto de datos que tienen entre sí una relación lógica, almacenados en una unidad adecuada para la comunicación con el PC. Un fichero está formado por registros, agrupados o no en bloques, que forman una colección almacenada en un soporte físico de almacenamiento.

Tipos de Ficheros

Los ficheros pueden clasificarse según diversos criterios:

• Por Contenido:
  • Texto: Contienen caracteres legibles.
  • Binario: Contienen datos en formato binario, no directamente legibles.
• Por Utilidad:
  • Permanentes: Almacenan información a largo plazo.
  • Temporales: Utilizados para almacenar datos de forma transitoria.
• Por Organización de los Datos:
  • Secuenciales: Los datos se acceden en el orden en que fueron almacenados.
  • Acceso Directo o Aleatorio: Permiten acceder a cualquier dato directamente sin recorrer los anteriores.
  • Indexados: Combinan características de los secuenciales y de acceso directo, utilizando índices para una búsqueda eficiente.

De Sistemas Tradicionales a Bases de Datos

Los sistemas de ficheros tradicionales a menudo generaban una ocupación excesiva de memoria secundaria y un aumento de los tiempos de proceso debido a la repetición de operaciones y la redundancia de datos. Por estas razones, surgieron las Bases de Datos (BD) como una solución más eficiente y estructurada para la gestión de la información.

Arquitectura de las Bases de Datos

La arquitectura de una base de datos se organiza en diferentes niveles de abstracción para gestionar la complejidad y proporcionar flexibilidad:

Nivel Interno (Físico)

• Es el nivel más bajo de abstracción.
• Define cómo se almacenan los datos en el soporte físico y los métodos de acceso.
• Solo el Administrador de Bases de Datos (DBA) trabaja directamente en este nivel.
• Se relaciona estrechamente con el sistema operativo.
• Describe cómo se almacenan realmente los datos en el hardware.

Nivel Conceptual (Lógico)

• Representa la estructura global de la base de datos.
• Incluye la definición de todos los datos y las relaciones entre ellos.
• También es gestionado principalmente por el DBA.
• Es el siguiente nivel en la jerarquía de abstracción.
• Describe los datos que se van a almacenar en la BD, independientemente de cómo se almacenen físicamente.
• Su objetivo principal es aislar la representación de los datos de los niveles interno y externo.

Nivel Externo (Vistas de Usuario)

• Es el nivel de mayor abstracción.
• Consiste en las vistas que los usuarios tienen de la base de datos.
• Solo los usuarios finales interactúan con este nivel.
• Describe una parte específica de la BD, aquella que es relevante para un usuario o aplicación particular.
• Se define para cada usuario solo la información que necesita, ocultando la complejidad del resto de la base de datos.