INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione. Scienze della Comunicazione Università di Salerno. INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione

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1 INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione Università degli Studi di Salerno 2.1c: MODELLI DEI DATI INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione Università degli Studi di Salerno MODELLI DEI DATI Atzeni, cap. 1.3 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 3 Modelli Logici e Modelli Concettuali Modelli Logici (disponibili sui DBMS commerciali) E un insieme di concetti utilizzati per organizzare i dati e descriverne la struttura in modo comprensibile ad un computer Le strutture tt utilizzate t da questi modelli sono legate ad una specifica organizzazione dei dati, quale il grafo, l albero o la relazione Tali strutture sono comunque indipendenti dalla loro implementazione fisica. 1

2 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 4 Modelli Logici e Modelli Concettuali Modelli Concettuali (non disponibili sui DBMS commerciali) Descrivono i concetti del mondo reale e le loro relazioni piuttosto che i dati. Sono indipendenti d i dalle modalità di organizzazione i dei dati (cioè sono indipendenti dal modello logico sottostante). DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 5 Modelli logici: Modello Relazionale Il Modello Relazionale, attualmente il più diffuso, è basato sul concetto di relazione (matematica) che permette di organizzare i dati in insiemi di record a struttura fissa Definito formalmente agli inizi degli anni 70 Codd, E. F. (June 1970). "A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks Communications of the ACM (Association for Computing Machinery) 13 (6): DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 6 Modelli logici: Modello Relazionale Affermatosi a partire dagli anni 80 Un precursore dei sistemi relazionali è stato System R (non completamente relazionale), sviluppato da un gruppo di ricercatori presso l IBM San Jose Research Laboratory nei primi anni 70 Il primo vero Sistema di Gestione di Basi di Dati Relazionale (Relational Database Management System -RDBMS) fu RDMS, sviluppato presso l MIT nei primi anni 70, subito seguito da Ingres, sviluppato nel 1974 all università di Berkeley. 2

3 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 7 Modelli logici: Modello Relazionale Una relazione viene rappresentata per mezzo di una tabella: numero variabile di righe (record), che rappresentano gli oggetti. numero fisso di colonne (campi), che corrispondono a proprietà di tali oggetti GERARCHICO (anni 60) DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 8 Altri Modelli Logici Basato sulle strutture ad albero Ha caratterizzato i primi DBMS. RETICOLARE (o Codasyl) (Inizio anni 70) Basato su grafi estensione e standardizzazione del linguaggio COBOL A OGGETTI (anni 80) Più recente (e poco diffuso) Evoluzione del modello relazionale Estende alle Basi di Dati il paradigma della programmazione a oggetti DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 9 Modelli logici: Modello Relazionale Orario Corso Docente Aula Ora Analisi matem. I Luigi Neri N1 8:00 Basi di dati Piero Rossi N2 9:45 Chimicai Nicola Mori N :45 Fisica I Mario Bruni N1 11:45 Fisica II Mario Bruni N3 9:45 Sistemi inform. Piero Rossi N3 8:00 3

4 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 10 Modelli Concettuali: Modello ER Modello ENTITA -RELAZIONI (Entity-Relationships) Utilizzato nella fase preliminare della progettazione, per analizzare la realtà di interesse senza dover pensare alle modalità di effettiva sua realizzazione pratica. Fornisce una visione astratta dei dati Modello vicino alla mentalità dell uomo RISIEDE PERSONA HA RISIEDUTO CITTA' E' NATO INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione Università degli Studi di Salerno SCHEMI E ISTANZE Atzeni, cap DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 12 Schemi ed Istanze SCHEMA di una RELAZIONE: Definizione statica e progettuale di una relazione, sostanzialmente invariante nel tempo, che ne descrive la struttura e le caratteristiche dei dati Lo schema di una relazione è composto dal nome della relazione seguito dal nome dei campi (le colonne) Al nome dei campi vanno poi associate le proprietà dei dati (es.: il tipo di dato, il dominio del campo, la presenza di vincoli, ) ORARIO (CORSO, DOCENTE, AULA, ORA) 4

5 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 13 Schemi ed Istanze ISTANZA di una RELAZIONE: Insieme di dati effettivamente presenti nella Relazione in un dato momento, che possono cambiare nel tempo Orario Corso Docente Aula Ora Analisi matem. I Luigi Neri N1 8:00 Basi di dati Piero Rossi N2 9:45 Chimica Nicola Mori N1 9:45 Fisica I Mario Bruni N1 11:45 Fisica II Mario Bruni N3 9:45 Sistemi inform. Piero Rossi N3 8:00 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 14 Schemi ed Istanze Lo Schema di un Database è l insieme degli schemi di tutte le Relazioni coinvolte L istanza di un Database è l insieme delle istanze di tutte le Relazioni coinvolte INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione Università degli Studi di Salerno LIVELLI DI ASTRAZIONE Atzeni, cap

6 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 16 Tipi di Schemi Una visione ortogonale alla precedente, che vede un DB strutturato in schema e istanza è quella che considera come i dati vengono visti dai vari utenti che accedono ad essi. DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 17 Livelli di astrazione Esistono più modi di vedere gli stessi dati Elaboratore Vede BIT -BYTE -WORD -SETTORI,... Amministratore del Database Vede un insieme di files, di strutture di supporto (indici, ecc ), Progettista Vede un insieme di tabelle, query, Utente finale vede i dati come calciatori, conti bancari o impiegati DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 18 Tipi di Schemi Questa dimensione nella descrizione dei dati articola l architettura di un DB su tre livelli, per ognuno dei quali è definito uno schema: Schema Logico (o Concettuale) Schema Interno (o Fisico) Schema Esterno (o Vista o sottoschema) 6

7 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 19 Schema (o livello) Logico Il Database è visto come un insieme di Tabelle descrizione dell intera base di dati nel modello logico principale del DBMS (Tabelle, alberi, ) DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 20 Schema (o livello) Fisico o Interno Il Database è visto come un insieme di files Rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione, cioè come un insieme di files su disco Descrizione della struttura dei files (ad esempio una tabella può essere memorizzata fisicamente come un file sequenziale o un file hash, o un file con indici, o in altro modo ancora) Descrizione e definizione delle strutture di supporto per accedere ai dati in modo efficiente (indici ed altro) Descrizione dei meccanismi di gestione dei dati DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 21 Schema (o livello) della Vista (o Esterno) Il Database è visto come insieme di Sottoinsiemi di Tabelle Descrizione di una porzione della base di dati, per mezzo dl del modello dll logico Una Vista può anche essere più astratta di uno schema logico, in quanto i dati in essa coinvolti possono essere costruiti a partire dalllo schema logico, senza essere effettivamente presenti in esso. Ad esempio, in un DB logico può esserci la data di nascita di un dipendente, mentre in una Vista può comparire direttamente l età (calcolata sulla base dell anno di nascita) 7

8 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 22 Schema (o livello) della Vista (o Esterno) Una Vista è come un piccolo Database derivato da quello definito al livello logico. Un DBMS presenta più Viste, una o più per ogni utente Il Livello Esterno è l insieme i di tutte le viste Ogni utente: Vedrà solo la propria parte di DataBase (VISTA). Verrà messo a disposizione dell utente un sottoinsieme dei dati presenti nell intero DB, mascherando gli altri. Potrà operare su tale vista, con operatori potenti e semplici da usare DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 23 Esempio Definizione Viste Il Database concettuale dell applicazione Prenotazione posti aereo contiene dati su: Personale (di terra e di volo) Passeggeri Bagagli Voli Aeroplani Aeroporti DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 24 Esempio Definizione Viste La VISTA (il sottosistema) Ufficio prenotazioni posti non comprende dati dagli archivi del personale non comprende dati sui turni dei piloti La VISTA (il sottosistema) spedizioni i i e bagagli comprende informazioni su voli e aerei comprende specializzazione piloti (se sono cioè abilitati al trasporto bagagli) non comprende informazioni sullo stipendio del personale 8

9 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 25 Architettura a livelli degli schemi UTENTE 1 UTENTE 2 UTENTE 3 UTENTE 4 UTENTE 5 LIVELLO ESTERNO 1 LIVELLO ESTERNO 2 LIVELLO ESTERNO 3 LIVELLO LOGICO LIVELLO FISICO DATABASE INFORMATICA GENERALE Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione Università degli Studi di Salerno INDIPENDENZA DEI DATI Atzeni, cap DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 27 Indipendenza dei dati L architettura a livelli garantisce l indipendenza dei dati, la principale proprietà di un DBMS. L indipendenza dei dati permette all utente di interagire con il Database prescindendo dai dettagli realizzativi. L accesso al DB avviene solo tramite il livello esterno (che può coincidere con il livello logico); è il DBMS che traduce le operazioni in termini dei livelli sottostanti 9

10 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 28 Indipendenza fisica Indipendenza fisica consente di interagire con il DBMS in modo indipendente dalla struttura fisica dei dati. Il livello ll logico e quello esterno sono indipendenti d i da quello fisico Vantaggio principale: Possibilità di modificare il LIVELLO FISICO senza dover modificare il LIVELLO LOGICO (e quindi anche le VISTE degli utenti) DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 29 Indipendenza fisica Grazie all indipendenza fisica, una tabella è utilizzata sempre allo stesso modo qualunque sia la sua memorizzazione fisica su disco. E possibile modificare la allocazione fisica della tabella sul disco senza dover modificare le modalità di accesso Ad esempio: Una tabella può essere memorizzata sul disco, riga per riga, in base all ordinamento dei dati della prima colonna. Successivamente, senza modificare maschere, queries è possibile modificare la modalità di memorizzazione della tabella sul disco, ordinandola, per esempio, in base ai dati presenti nell ultima colonna e non nella prima. DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 30 Indipendenza Logica Indipendenza logica consente di interagire con il livello esterno in modo indipendente dal livello logico Possibilità di modificare il LIVELLO ESTERNO (una o più Viste) senza dover alterare il LIVELLO LOGICO oppure Possibilità di definire nuovi SCHEMI ESTERNI oppure Possibilità di modificare lo SCHEMA LOGICO mantenendo inalterate le Viste (modificandone solo la definizione in termini delle strutture logiche) 10

11 DBMS: Modelli dei Dati 10 ott 2011 Dia 31 Indipendenza Logica Non sempre è ottenibile l indipendenza logica pura. Alcune modifiche allo Schema Logico richiedono la ridefinizione della corrispondenza (mapping) tra Vista e Schema Logico (i programmi applicativi non vengono modificati) Solo quando vengono cancellate informazioni che interessano il singolo sottoschema è richiesta la modifica dei programmi applicativi 11