TEMA 2 BD: S. Ficheros y S. Gestión

Tema 2: Sistemas de Ficheros y Sistemas de Gestión de Bases de Datos

Curso 2025-2026
Universidad Rey Juan Carlos

1. Sistemas de Ficheros

1.1 Estructura Física y Lógica de un Fichero

  • Un fichero es una colección nominada de datos que tienen entre sí una relación lógica, almacenados en memoria no volátil (soporte secundario) con una cierta organización.

  • Un fichero está constituido por una colección de registros.

  • Ejemplo: Un fichero de “Personal” de una Empresa.

  • Un registro (lógico) es una colección de información relativa a una entidad particular. Es la unidad básica de información procesada por las aplicaciones. Un registro está constituido por una colección de campos lógicamente relacionados.

    • Ejemplo: Docente, Departamento, etc.

  • Campo: Es la unidad mínima de información de un registro, en general, describe atributos de una entidad.

    • Ejemplo: Número de empleado, nombre, dirección, ciudad, etc.

  • **Definición de campos: **

    • Nombre

    • Longitud o tamaño

    • Tipo de dato

  • Definición de tipo de registro o formato de registro: Colección de nombres de campo y tipos de datos.

1.2 Objetivos de Diseño y Gestión de Ficheros

  • En un fichero es necesario distinguir dos estructuras distintas:

    • Estructura Lógica: organización de los datos para los usuarios.

    • Estructura Física: organización de los datos para los soportes (discos, cintas, etc.).

  • Se necesita una correspondencia (mapping) entre estructura lógica y física, que el sistema operativo conecta a nivel bajo y la aplicación a nivel alto.

  • Los diseños lógicos y físicos de los ficheros, así como su gestión, son factores clave para el buen funcionamiento de un sistema de información. El diseño lógico y el diseño físico de un fichero deben cumplir determinados requisitos a fin de alcanzar los objetivos de eficacia y eficiencia del sistema:

    • Fiel representación de la realidad.

    • Aislar al usuario de la complejidad de la organización física (independencia físico/lógica).

    • Facilitar la manipulación de los datos por parte de los usuarios.

    • Evitar en lo posible las redundancias lógicas (representar dos veces la misma información).

    • Minimizar recursos: ventanas espaciales, menores tiempos de respuesta, evitando reorganizaciones, optimizando el consumo de recursos de la máquina.

1.3 Operaciones sobre un Fichero

  • Las operaciones sobre un fichero exigen una previa selección de los registros. Las operaciones se dividen en:

    • Sobre la totalidad del fichero:

    • Creación

    • Destrucción

    • Consulta (lectura)

    • Sobre algunos registros:

    • Actualización

    • Inserción

    • Borrado

    • Modificación

    • Otras operaciones:

    • Abrir

    • Cerrar

    • Reorganizar

1.4 Organizaciones y Métodos de Acceso

  • Organización del fichero: la forma en que los registros se estructuran en un fichero (consecutiva o direccionada).

  • Método de acceso: modo de localizar los registros en un fichero. El tipo de organización y el método de acceso son conceptos distintos pero relacionados; existen restricciones entre ambos.

  • La organización del fichero depende de:

    • Archivos estáticos o dinámicos (variación de información a lo largo del tiempo).

    • La ejecución más eficiente de operaciones frecuentes (leer, actualizar).

    • Si hay más de una organización adecuada, debe tomarse una decisión de compromiso.

  • Tipos de organizaciones básicas:

    • Consecutivas:

    • Sin Orden (seriales): no mantienen un orden lógico.

    • Con Orden (secuenciales): mantienen un orden lógico según una clave de ordenación.

    • Direccionadas:

    • Directas: el valor de la clave proporciona su dirección física.

    • Dispersas (hashing): la dirección física se obtiene aplicando un determinado algoritmo o función de transformación al valor de la clave.

    • Basadas en índices: organización (consecutiva o direccionada) con índices, que agilizan las búsquedas.

1.5 Estructuras de Índices para los Ficheros

  • Los índices son estructuras de acceso auxiliares que aumentan la velocidad de recuperación de los registros en función de ciertas condiciones de búsqueda.

    • Ejemplo: Índice de un libro, catálogo de fichas en bibliotecas.

    • Proporcionan caminos de acceso secundarios o alternativos que permiten acceder a los registros sin afectar la posición física de los mismos, construidos sobre campos de indexación (cualquier campo puede ser usado).

    • Un fichero puede tener múltiples índices sobre varios campos.

  • Clasificación de los índices:

    • Índices ordenados de un solo nivel:

    • Primarios

    • de Agrupación

    • Secundarios

    • Índices multinivel

    • Índices basados en árboles B y B+.

  • Índices ordenados de un solo nivel: presentan una estructura similar a los índices de los libros de texto, donde los términos importantes están ordenados alfabéticamente con lista de páginas correspondientes. Para un fichero, la estructura de acceso se define sobre un solo campo de registro llamado campo de indexación, conteniendo valores y punteros a bloques del disco que contienen registros.

2. Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD)
2.1 El SGBD como Interfaz entre el Usuario y la BD

  • El sistema de gestión de bases de datos (SGBD) actúa como interfaz entre la base de datos (BD) y los distintos niveles de gestión de la organización, integrando subsistemas de acuerdo a las necesidades de usuarios divisibles en:

    • Usuarios informáticos: diseñadores (lógicos/físicos), administradores, analistas y programadores (desarrolladores).

    • Usuarios finales.

2.2 Concepto y Funciones del SGBD

  • Un SGBD es un conjunto coordinado de programas, procedimientos y lenguajes que proporciona a los distintos tipos de usuarios los medios necesarios para describir y manipular los datos almacenados en la BD, garantizando su seguridad.

  • Funciones esenciales de un SGBD:

    • Función de definición o descripción: Describir elementos de datos con su estructura, interrelaciones y validaciones mediante un LDD (Lenguaje de definición de datos).

  • Función de manipulación: Permite buscar, añadir, suprimir y modificar datos de la BD mediante un LMD (Lenguaje de manipulación de datos).

  • Función de control: Reúne las interfaces de los usuarios para interactuar a través de distintos niveles y suministra procedimientos para el administrador, como control de acceso, seguridad y gestión de transacciones mediante un LCD (Lenguaje de control de datos).

2.3 La Arquitectura ANSI/X3/SPARC

  • Este modelo define la arquitectura de sistemas de bases de datos estandarizando las interacciones entre los diferentes niveles de almacenamiento y presentación de datos, asegurando que los datos puedan ser manejados y representados eficientemente.

2.4 La Arquitectura y la Independencia Físico/Lógica

  • Uno de los principales objetivos de las bases de datos es lograr la independencia físico/lógica para:

    • Presentar los mismos datos de distintas formas según las necesidades del usuario.

    • Mantener independencia entre el almacenamiento de datos, su estructura lógica y los programas de aplicación.

Bibliografía

Básica:

  1. Tecnología y Diseño de Bases de Datos: M. Piattini, E. Marcos, C. Calero y B. Vela, Ed.: RAMA, 2006.

Complementaria:

  1. Fundamentos de Bases de Datos: A. Silberschatz, H. F. Korth, S. Sudarshan, Ed.: Mc Graw Hill, 2002.

  2. Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos: Ramez Elmasri y Shamkant B. Navathe, Ed.: Addison Wesley, 2002.

  3. Files Structures: Michael J. Folk, Bill Zoellick y Greg Riccardi, Ed.: Addison Wesley, 1998.

  4. Estructura de datos. Algoritmos, Abstracción y Objetos: Luis Joyanes Aguilar y Ignacio Zahonero Martínez, Ed.: Mc Graw Hill, 1998.

  5. Database System Concepts: Silberschatz, A. et al. (6ª edición), Mc Graw-Hill, 2010.

  6. Fundamentals of Database Systems: Elmasri, R. y Navathe, S.B. (6ª edición), Addison-Wesley, 2010.