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UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias1 Bancos de Dados Mestrado em Engenharia de Computação área de concentração Geomática.

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1 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias1 Bancos de Dados Mestrado em Engenharia de Computação área de concentração Geomática

2 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias2 Modelos de Dados, Esquemas e Instâncias Arquitetura de Banco de Dados e Independência de Dados Linguagem de Banco de Dados e Interfaces O Ambiente de Sistemas de Banco de Dados Classificação de Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGBDs) Conceitos de Sistemas de Banco de Dados e Arquitetura

3 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias3 Modelos de Dados... Abstração de dados - oculta os detalhes de armazenamento de dados que não são necessários à maioria dos usuários do banco de dados. Um Modelo de Dados é um conjunto de conceitos que pode ser usado para descrever a estrutura de um banco de dados. Estrutura de um BD - tipos de dados, relações, restrições, operações básicas e comportamentos que devem valer para os dados

4 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias4 Modelo de Dados... Modelo: é a representação abstrata e simplificada de um sistema real, com a qual se pode explicar ou testar o seu comportamento, em seu todo ou em partes.

5 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias5 Categorias de Modelo de Dados... Conceitual (Alto-nível) - provê conceitos que estão próximos à forma pela qual os usuários percebem os dados. Físico (Baixo-nível) - provê conceitos que descrevem os detalhes de como os dados são armazenados no computador. Lógico (Representacional/ Implementacional ) - provê conceitos que podem ser entendidos pelos usuários, mas que estão, de certo modo, vinculados à forma como os dados estão organizados no computador.

6 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias6 Modelos Conceituais –Entidade/Relacionamento (ER) –Modelos Orientados a Objetos (Object-oriented data models) Modelos Lógicos –Relacional –Hierárquico –Rede Modelos Físicos: métodos de acesso + estruturas de armazenamento... Categorias de Modelo de Dados...

7 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias7 Esquemas são unidades de especificação que servem de mapeamento para as estruturas de um banco de dados. Diagrama de Schema - é a descrição da base de dados (meta-dados) Schema construct - cada objeto do schema Estado da Base de Dados - é o conjunto de dados na Base de Dados em um determinado instante (conjunto de ocorrências ou instância) Esquemas e Instâncias...

8 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias8 Esquemas e Instâncias......

9 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias9 Esquemas e Instâncias... Estado da Base de Dados (Extensão) Schema da Base de Dados (Intensão)

10 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias10 Dificuldades existentes antes da arquitetura em três níveis de schema (arquitetura ANSI-SPARC): Um mesmo modelo de dados, concebido para uma aplicação, necessitava de um esquema para cada tipo de implementação do SGBD (relacional, hierárquico, rede, etc.) e para cada visão. Níveis de Modelagem - Origem...

11 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias11 [antes da arquitetura em três níveis de schema] Níveis de Modelagem - Origem... N 0 de esquemas para uma aplicação = N 0 de tipos de implementação x N 0 de diferentes visões

12 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias12 Níveis de Modelagem - Origem... IMP 1IMP 2IMP 3IMP 4 Visão 1Visão 2Visão 3Visão 4Visão 5 [antes da arquitetura em três níveis de schema]

13 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias13 Arquitetura ANSI-SPARC VISÃO 1 (esquema externo 1) ESQUEMA CONCEITUAL VISÃO N (esquema externo n) NÍVEL EXTERNO NÍVEL CONCEITUAL ESQUEMA INTERNO 1 NÍVEL INTERNO BDBDBD USUÁRIOS FINAIS STORED DATABASE ESQUEMA INTERNO M

14 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias14 Arquitetura em 3 níveis (ANSI-SPARC) Nível Externo mais próximo do usuário, relacionado à forma como o dado é percebido (visto) pelo usuário Nível Conceitual relacionado à representação lógica dos dados armazenados no banco de dados Nível Interno mais próximo da representação física dos dados, aquele relacionado à forma como o dado é fisicamente armazenado

15 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias15 Arquitetura em 3 níveis de esquema Os três níveis de schema são apenas descrições dos dados Os dados reais existem apenas no nível físico Mapeamento: é o processo de transformar pedidos e resultados entre os diferentes níveis da arquitetura o catálogo deve ser expandido em um SGBD de 3 níveis de esquema para incluir informações relativas a como mapear pedidos e dados entre os diversos níveis.

16 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias16 Independência de Dados Independência de dados: é a capacidade de alterar o schema em um nível do Sistema de Banco de Dados, sem ter que alterar o schema do nível superior mais próximo. Independência lógica de dados: é a capacidade de alterar o schema conceitual sem ter que alterar schemas externos ou programas aplicativos. Independência física de dados: é a capacidade de alterar o schema interno sem ter que alterar o schema conceitual (externo).

17 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias17 Linguagens de SGBD (DBMS Languages)... Data Definition Language (DDL): utilizada para definir os schemas conceitual e interno (níveis lógico e físico), em SGBDs em que não há uma separação estrita entre estes dois níveis. Storage Definition Language (SDL): usada para especificar o esquema interno. View Definition Language (VDL): usada para especificar as visões dos usuários e o seu mapeamento no esquema conceitual. Data Manipulation Language (DML): usda para consultas e atualizações na base de dados.

18 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias18 É comum nos SGBDs não separar os diferentes tipos de linguagem (SDL, DDL, VDL e DML). Um exemplo típico é a linguagem de banco de dados relacional SQL - structured query language. Há dois tipos de DMLs: –high level ou nonprocedural (set-at-a-time or set- oriented) ex.: SQL –low-level ou procedural (record-at-a-time) Linguagens de SGBD (DBMS Languages)...

19 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias19 Host-language - linguagem de programação de uso geral em que são inseridos comandos DML. data sublanguage - a linguagem DML que é inserida na host-language user-friendly interfaces - para usuários naive e paramétricos Linguagens de SGBD (DBMS Languages)...

20 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias20 Interfaces dos SGBDs browsing - permitem ao usuário varrer o conteúdo da base de dados em uma forma não estruturada baseadas em menus gráficas baseadas em formulários linguagens naturais para usuários paramétricos - pequeno conjunto de comandos abreviados para os DBAs - incluem comandos privilegiados

21 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias21 Ambiente de um Sistema de Banco de Dados

22 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias22 Stored Data Manager - controla o acesso à informação do SGBD armazenada em disco (base de dados + catálogo). DDL Compiler - processa definições de esquemas (meta-dados), especificadas na DDL, e armazena- as no catálogo do SGBD. Run-time database processor - responsável pelo acesso à base de dados em tempo de execução (o acesso a disco é feito via SDM). Ambiente de um Sistema de Banco de Dados

23 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias23 Query Compiler - processa consultas de alto nível que são submetidas interativamente. Faz o parsing e analisa a consulta, após o que gera calls ao run-time-processor para executar os pedidos. Precompiler - extrai os comandos DML de programas aplicativos escritos em uma linguagem hospedeira. DML Compiler - compila comandos DML em código objeto que provê acesso ao banco de dados. Ambiente de um Sistema de Banco de Dados

24 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias24 Database utilities ajudam o DBA a executar o Sistema de Banco de Dados. Loading - usado para conversões: formato corrente do arquivo => estruturas de arquivos do BD. Backup Reorganização de arquivos - utilizado para melhorar a performance do sistema. Monitoramento de performance outros utilitários - sorting files, compressão de dados, monitoramento de acesso, sistemas de dicionários de dados expandidos. Utilitários em um Sistema de Banco de Dados

25 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias25 Facilidades de Comunicação Interface com Software de Comunicação: sua função é possibilitar a usuários remotos o acesso ao Banco de Dados, através de terminais, workstations, microcomputadores, etc. O sistema integrado SGBD/sistema de comunicação de dados é chamado de sistema DB/DC. Arquitetura Client-Server

26 UERJ - Agosto 2000© Oscar Luiz Monteiro de Farias26 Classificação dos SGBDs Modelo de dados: relacional, network, hierárquico, orientado a objetos N 0 de usuários: multi-usuário, stand-alone Centralizado x Distribuído Homogêneo x Heterogêneo Custo Propósito geral x propósito específico


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