Unidad I: Sistemas de Información
• Introducción. • Definiciones:
- Base de Datos.
• Objetivos de una Base de Datos. • Modelo de Dato.
INTRODUCCION
Cualquier empresa u organización es en sí un sistema. Su entorno es el sistema productivo en el que se inserta, del que recibe una serie de entradas, en forma de demandas, y al que entrega una serie de salidas, u oferta. A su vez dentro de él existen varios subsistemas formados por los distintos departamentos o áreas en las que se divide la empresa.
Un sistema de información es un conjunto de elementos que interactúan entre sí con el fin de apoyar las actividades de una empresa o negocio.
Un sistema es un conjunto de componentes que interacción entre sí para lograr un objetivo común. Aunque existe una gran variedad de sistemas, la mayoría de ellos pueden representarse a través de un modelo formado por cinco bloques básicos: elementos de entrada, elementos de salida, sección de transformación, mecanismos de control y objetivos. Tal y como muestra la figura 1.1
Los recursos acceden al sistema a través de los elementos de entrada para ser modificados en la sección de transformación. Este proceso es controlado por el mecanismo de control con el fin de lograr el objetivo marcado. Una vez sea llevado a cabo la transformación, el resultado sale del sistema a través de los elementos salida.
La sociedad actual está llena de ejemplo de sistemas: una máquina expendedora de bebidas, una fábrica de productos manufacturados, la columna vertebral, un automóvil, un archivado de documentos, una conversación, etc. en el caso de la máquina expendedora, el elemento de entrada correspondería a la ranura para la introducción de monedas. Una vez están las monedas en el sistema, se comparan con el precio de la bebida seleccionada (objetivo del sistema) mediante el sistema de control. Cuando la cantidad de dinero introducida en el sistema corresponde con el precio de las bebidas, el mecanismo de control cambia las monedas por una bebida, la cual es entregada a través del expendedor de la máquina.
Mientras que hay un gran consenso la definición de sistema, no existen en la de sistema información. En la actualidad, la expresión sistema de información se utiliza de forma común y habitual en las organizaciones; sin embargo existen tantas definiciones y matices para ella como escuelas o autores del tema. Aún así, y basándonos en la definición dada de sistema, se podría realizar una primera aproximación definiéndola como un conjunto de componentes que interacción entre si para lograr un objetivo común: satisfacer las necesidades de información de una organización.
Los Sistemas de Información que logran la automatización de procesos operativos dentro de una organización, son llamados frecuentemente Sistemas Transaccionales, ya que su función primordial consiste en procesar transacciones tales como pagos, cobros, pólizas, entradas, salidas, etc. Por otra parte, los Sistemas de Información que apoyan el proceso de toma de decisiones son los Sistemas de Soporte a la Toma de Decisiones, Sistemas para la Toma de Decisión de Grupo, Sistemas Expertos de Soporte a la Toma de Decisiones y Sistema de Información para Ejecutivos. El tercer tipo de sistema, de acuerdo con su uso u objetivos que cumplen, es el de los Sistemas Estratégicos, los cuales se desarrollan en las organizaciones con el fin de lograr ventajas competitivas, a través del uso de la tecnología de información.
Una definición de sistemas de información desde una perspectiva
estratégica
Andreu, Ricart y Valor (1996) defiende los sistemas de información "como el conjunto formal de procesos que, operando con un conjunto estructurado de datos estructurada de acuerdo con las necesidades de una empresa, recopila, elabora y distribuye (parte de) la información necesaria para la operación de dicha empresa y para las actividades de dirección de control correspondientes, apoyando al menos en parte, la toma de decisiones necesaria para desempeñar las funciones y procesos de negocio de la empresa de acuerdo con su estrategia.
Definiciones:
Base de Datos
Una base de datos es un “almacén” que nos permite guardar grandes cantidades de información de forma organizada para que luego podamos encontrar y utilizar fácilmente. A continuación te presentamos una guía que te explicará el concepto y características de las bases de datos.
El término de bases de datos fue escuchado por primera vez en 1963, en un simposio celebrado en California, USA. Una base de datos se puede definir como un conjunto de información relacionada que se encuentra agrupada ó estructurada.
Desde el punto de vista informático, la base de datos es un sistema formado por un conjunto de datos almacenados en discos que permiten el acceso directo a ellos y un conjunto de programas que manipulen ese conjunto de datos.
Cada base de datos se compone de una o más tablas que guarda un conjunto de datos. Cada tabla tiene una o más columnas y filas. Las columnas guardan una parte de la información sobre cada elemento que queramos guardar en la tabla, cada fila de la tabla conforma un registro.
Definición de base de datos
• Una base de datos es una colección de información organizada de forma que un programa de ordenador pueda seleccionar rápidamente los fragmentos de datos que necesite. Una base de datos es un sistema de archivos electrónico.
Las bases de datos tradicionales se organizan por campos, registros y archivos. Un campo es una pieza única de información; un registro es un sistema completo de campos; y un archivo es una colección de registros. Por ejemplo, una guía de teléfono es análoga a un archivo. Contiene una lista de registros, cada uno de los cuales consiste en tres campos: nombre, dirección, y número de teléfono.
• Cuando hablamos de bases de datos no estamos refiriendo al conjunto de datos o información almacenada con una estructura lógica. Es decir, tan importante como los datos, es la estructura conceptual con la que se relacionan entre ellos. En la práctica podemos pensar esto como el conjunto de datos más los programas (o software) que hacen de ellos un conjunto consistente.
Si no tenemos los dos factores unidos, no podemos hablar de una base de datos, ya que ambos combinados dan la coherencia necesaria para poder trabajar con los datos de manera sistemática.
OBJETIVOS DE UNA BASE DE DATOS
• Control centralizado de la información. Los sistemas tradicionales de ficheros nos permiten centralizar la información por medio de varios programas de diseño. Ahora bien, siguiendo las normas estandarizadas de las bases de datos actuales podemos acceder a todos los datos mediante un único programa -administrador de bases de datos.
• Disminuir la redundancia y evitar la inconsistencia. Son objetivos básicos de una base de datos eficiente. Disminuir la redundancia consiste en agrupar todos los datos en un mismo objeto sin repetir información. Esto no puede realizarse siempre, con lo cual hay ocasiones en las que se duplica información. Es en este punto donde aparece el concepto de inconsistencia. Una base de datos eficiente no puede tener datos contradictorios en aquellos puntos donde se repite la información (No pueden existir dos D.N.I. iguales asociados a nombres de personas diferentes). Cuanta menos redundancia existe, menos posibilidad de inconsistencia existe.
• Posibilidad de compartición de datos. Se consigue disminuyendo la redundancia. • Mantenimiento de la integridad. Deben existir controles que verifiquen que los datos
introducidos son correctos, para lo cual se comparan con otros datos, se crean redundancias de control, se hacen validaciones de rango y se permite al usuario modificar los datos.
• Disponer de un acceso seguro. Imponer controles para acceder o modificar las bases de datos tales como claves de acceso.
• Proporcionar independencia de datos. Establecer una separación entre programas y datos desde una perspectiva física y lógica, de tal forma que cualquier cambio físico o lógico en las estructuras de datos no afecten a los programas de aplicación. Como ejemplo de reestructuración física estaría una división de uno de los ficheros de datos en dos ficheros. Un cambio lógico en la estructura sería añadir un nuevo campo en la base de datos.
MODELO DE DATOS
Una BD es una representación de la realidad (de la parte de la realidad que nos interesa en nuestro Sistema de Información). Dicho de otro modo, una BD se puede considerar un modelo de la realidad. El componente fundamental utilizado para modelar en un SGBD relacional son las tablas (denominadas relaciones en el mundo teórico). Sin embargo, en otros tipos de SGBD se utilizan otros componentes.
El conjunto de componentes o herramientas conceptuales que un SGBD proporciona para modelar recibe el nombre de modelo de BD. Los cuatro modelos de BD más utilizados en los Sistemas de Información son el modelo relacional, el modelo jerárquico, el modelo en red y el modelo relacional con objetos.
Todo modelo de BD nos proporciona tres tipos de herramientas:
a) Estructuras de datos con las que se puede construir la BD: tablas, árboles, etc. b) Diferentes tipos de restricciones (o reglas) de integridad que el SGBD tendrá que
hacer cumplir a los datos: dominios, claves, etc.
c) Una serie de operaciones para trabajar con los datos. Un ejemplo de ello, en el modelo relacional, es la operación SELECT, que sirve para seleccionar (o leer) las filas que cumplen alguna condición.
Evolución de los modelos de BD
De los cuatro modelos de BD que hemos citado, el que apareció primero, a principios de los años sesenta, fue el modelo jerárquico. Sus estructuras son registros interrelacionados en forma de árboles. El SGBD clásico de este modelo es el IMS/DL1 de IBM.
A principios de los setenta surgieron SGBD basados en un modelo en red. Como en el modelo jerárquico, hay registros e interrelaciones, pero un registro ya no está limitado a ser “hijo” de un solo registro tipo. El comité CODASYL-DBTG propuso un estándar basado en este modelo, que fue adoptado por muchos constructores de SGBD. Sin embargo, encontró la oposición de IBM, la empresa entonces dominante. La propuesta de CODASYL-DBTG ya definía tres niveles de esquemas.
Durante los años ochenta apareció una gran cantidad de SGBD basados en el modelo relacional propuesto en 1969 por E.F. Codd, de IBM, y prácticamente todos utilizaban como lenguaje nativo el SQL. El modelo relacional se basa en el concepto matemático de
relación, que aquí podemos considerar de momento equivalente al término tabla (formada
por filas y columnas).
Así como en los modelos pre relacionales (jerárquico y en red), las estructuras de datos constan de dos elementos básicos (los registros y las interrelaciones), en el modelo relacional constan de un solo elemento: la tabla, formada por filas y columnas. Las interrelaciones se deben modelizar utilizando las tablas.
Otra diferencia importante entre los modelos pre relacionales y el modelo relacional es que el modelo relacional se limita al nivel lógico (no hace absolutamente ninguna consideración sobre las representaciones físicas). Es decir, nos da una independencia física de datos total. Esto es así si hablamos del modelo teórico, pero los SGBD del mercado nos proporcionan una independencia limitada.
Hablamos de modelos de BD, pero de hecho se acostumbran a denominar modelos de
datos, ya que permiten modelarlos. Sin embargo, hay modelos de datos que no son
utilizados por los SGBD del mercado: sólo se usan durante el proceso de análisis y diseño, pero no en las realizaciones.
Los más conocidos de estos tipos de modelos son los modelos semánticos y los funcionales. Éstos nos proporcionan herramientas muy potentes para describir las estructuras de la información del mundo real, la semántica y las interrelaciones, pero normalmente no disponen de operaciones para tratarlas. Se limitan a ser herramientas de descripción lógica. Son muy utilizados en la etapa del diseño de BD y en herramientas CASE. El más extendido de estos modelos es el conocido como modelo ER (Entidad - Relación), que estudiaremos más adelante.
Actualmente, la práctica más extendida en el mundo profesional de los desarrolladores de SI es la utilización del modelo ER durante el análisis y las primeras etapas del diseño de los datos, y la utilización del modelo relacional para acabar el diseño y construir la BD con un SGBD.
En esta asignatura hablamos sólo de BD con modelos de datos estructurados, que son los que normalmente se utilizan en los Sistemas de Información empresariales. Sin embargo, hay SGBD especializados en tipos de aplicaciones concretas que no siguen ninguno de estos modelos. Por ejemplo, los SGBD documentales o los de BD geográficas.
ARQUITECTURA DE LAS BASES DE DATOS
Hasta fecha relativamente cercana, las bases de datos eran el resultado de una compleja programación y de complicados mecanismos de almacenamiento. Con la popularización de la microinformática, la aparición de aplicaciones específicas también trajo con ella la disponibilidad de herramientas de gestión de datos, que acabaron desembocando en los denominados sistemas de gestión de bases de datos, identificados por sus siglas SGBD (DBMS en inglés, siglas de DataBase Management Systems). De esta manera, la gestión de base de datos pudo liberarse de los grandes ordenadores centrales, pudiendo distribuirse según los intereses de los usuarios, y dotando de autonomía en la gestión de información a muchas entidades. Los SGBD permitieron a todo tipo de usuarios crear y mantener sus bases de datos, dotándolos de una herramienta que era capaz de transformar el nivel lógico que éstos diseñaban en un conjunto de datos, representaciones y relaciones, traduciéndolo al nivel físico correspondiente. Para que fuese posible, y para asegurar a los usuarios cierta seguridad en el intercambio de datos entre diferentes sistemas, y en el diseño de ficheros y bases de datos, fue necesario normalizar los esquemas que guiaban la creación de las bases de datos.
Los usuarios no tienen porque conocer como están organizados y almacenados los datos. Por este motivo una base de datos debe presentar los datos de forma que el usuario pueda interpretarlos y modificarlos. Evidentemente esto no lo podemos aplicar a un informático que necesite saber donde se encuentran físicamente los datos para poder tratarlos. Las bases de datos respetan la arquitectura de tres niveles definida, para cualquier tipo de base de datos, por el grupo ANSI/SPARC. En esta arquitectura la base de datos se divide en los niveles externo, conceptual e interno:
• Nivel Interno: es el nivel más cercano al almacenamiento físico de los datos. Permite escribirlos tal y como están almacenados en el ordenador. En este nivel se diseñan los archivos que contienen la información, la ubicación de los mismos y su organización, es decir se crean los archivos de configuración.
• Nivel conceptual: Tiene un esquema conceptual, que describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad de usuarios. El esquema conceptual oculta los detalles de las estructuras físicas de almacenamiento y se concentra en describir entidades, tipos de datos, vínculos, operaciones de los usuarios y restricciones.
• Nivel externo: Incluye 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 determinado, y oculta a ese grupo el resto de la base de datos.
Para que el sistema sea útil, debe recuperar los datos eficientemente. Como muchos usuarios de sistemas de bases de datos no están familiarizados con computadoras, los desarrolladores esconden la complejidad a los usuarios a través de varios niveles de abstracción para simplificar la interacción de los usuarios con el sistema:
Hay que destacar que los tres esquemas no son más que descripciones de los mismos datos pero con distintos niveles de abstracción. Los únicos datos que existen realmente están a nivel físico, 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 petición expresada en términos de un esquema externo a una petición expresada en términos del esquema conceptual, y luego, a una petición en el esquema interno, que se procesará sobre la base de datos almacenada. Si la petición es de una obtención (consulta) de datos, será preciso modificar el formato de la información extraída de la base de datos almacenada, para que coincida con la vista externa del usuario. El proceso de transformar peticiones y resultados de un nivel a otro se denomina correspondencia o transformación.
La arquitectura de tres niveles es útil 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.
Se pueden definir dos tipos de independencia de datos:
• La independencia lógica es la capacidad de modificar el esquema conceptual sin tener que alterar los esquemas externos ni los programas de aplicación. 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 deberán verse afectados.
• La independencia física 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 físicos con el fin de mejorar el rendimiento de las operaciones de consulta o de actualización de datos. Dado que la independencia física se refiere sólo a la separación entre las aplicaciones y las estructuras físicas de almacenamiento, es más fácil de conseguir que la independencia lógica.
