Archivi e database. Lezione n. 7

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1 Archivi e database Lezione n. 7

2 Dagli archivi ai database (1) I dati non sempre sono stati considerati dall informatica oggetto separato di studio e di analisi Nei primi tempi i dati erano parte integrante del programma e venivano organizzati seguendo la logica sia dell algoritmo sia del supporto fisico di memorizzazione. Si utilizzavano i modelli degli archivi Se per esempio si aveva a disposizione un tape ossia un nastro per archiviare i dati di una banca, necessariamente i dati dovevano essere trattati con algoritmi sequenziali a causa del mezzo fisico di memorizzazione

3 Dagli archivi ai database (2) Questo creava problemi di diversa natura e si è iniziato a pensare a modellare i dati come oggetto indipendente Nasce la disciplina dell organizzazione dell informazione spesso chiamata Sistemi informativi e database Scopo di questa disciplina è di organizzare concettualmente e logicamente i dati per rappresentarli così come ontologicamente sono, indipendentemente dal supporto fisico di memorizzazione (memorie di massa) o dalla funzione che devono assolvere (programma)

4 Dagli archivi ai database (3) La definizione dei dati era embedded nei programmi applicativi piuttosto che essere memorizzaza separatamente e indipendentemente Nessun controllo sugli accessi e la manipolazione di dati se non quella imposta dal programma applicativo Database: un sistema di gestione dati integrato in cui i dati sono mantenuti in modo non ridondante e in cui l utente può specificare con un comando unico una richiesta (query) per una varietà di dati DBMS - Data Base Management System Un sistema software che consente all utente di definire, creare, e mantenere il database e fornisce accesso controllato ad esso

5 Limiti dei sistemi di gestione di archivi - I Separazione e isolamento dei dati Ogni programma gestisce il proprio insieme di dati : gli utenti di un programma non hanno possibilità di accedere a dati utili gestiti da altri programmi Duplicazione dei dati Gli stessi dati sono gestiti da programmi diversi. Spazio di memoria sprecato e talora valori e format diversi per lo stesso dato

6 Limiti dei sistemi di gestione di archivi - II Data dependence La struttura dei file è definita nel codice del programma Format incompatibili per i dati I programmi sono scritti in linguaggi diversi e non possono accedere agli file altrui Query fisse e proliferazione dei programmi applicativi I programmi sono scritti per funzioni particolari; ogni nuova esigenza richiede un nuovo programma

7 Dato come risorsa Dato - la più piccola unità significativa atomica che rappresenta un oggetto, un evento, un fatto, un astrazione, un concetto a senso compiuto Il Dato ha un ciclo di vita, un valore, una necessità per qualche unità organizzativa Un dato si dice persistente quando spento il calcolatore mantiene la sua integrità Il dato è una risorsa preziosa Il dato merita di essere rappresentato nel suo valore intensionale e astratto indipendentemente dalle attuali e contingenti applicazioni

8 Triangolo semiotico: intensione ed estensione Intensione concetto astratto Significante classe o entità Estensione o istanza specifica oggetto Gottlob Frege [ ], Charles Sanders Peirce [ ], e Ferdinande de Saussure [ ]

9 Differenza fra archivi e database Il dato può essere visto come valore (estensionale) e come elemento di una classe (intensionale) Es. La classe dei numeri primi P = {x l x N e x non ha divisori diversi da 1 e da se stesso} definizione intensionale tramite le proprietà P = {I numeri primi } - abbiamo dato un nome a questa classe definizione del significante tramite una categoria (primi) P = {1,3,5,7, 11, 13, } - abbiamo dato una definizione tramite i dati oggettivi concreti ossia le istanze concrete dell insieme dei numeri primi, abbiamo elencato i membri dell insieme che sono i valori estensionali Negli archivi hanno una struttura lineare e registrano la sola rappresentazione entensionale, la rappresentazione intensionale è modellata nei programmi applicativi Nei DBMS poichè abbiamo la rappresentate delle relazioni e degli attributi riespetto ad ogni entità riusciamo a catturare anche la rappresentazione estensionale

10 Dato e gli archivi Il dato persistente viene memorizzato in apposite strutture dati dette ARCHIVI o file Un archivio è una collezione di dati organizzati secondo uno schema detto record logico- lung. fissa o lung. variabile Esempio: l archivio AGENDA NOME COGN. INDIRIZZO TELEFONO1 TELEFONO2 Record logico

11 Operazioni sui dati in generale Indipendentemente se usiamo archivi o database abbiamo alcune operazioni di basilari da compiere con i dati lettura scrittura - inserimento modificazione cancellazione ricerca

12 Come è fatto un archivio - il record Per comprendere come è formato un archivio occorre partire dall unità di base ossia il Record o registrazione: unità logica minima di dati cui il computer può accedere negli archivi strutturati: suddiviso in campi, ciascuno dei quali codifica una singola informazione elementare, numerica o alfanumerica negli archivi di testo: l intero record è costituito da una riga o paragrafo

13 Un formato di record Nome: Cognome: Via: Città: CAP: testo, 15 caratteri testo, 20 caratteri testo, 30 caratteri testo, 20 caratteri Numero intero

14 Il contenuto di un record Matricola: Nome: Mario Cognome: Rossi Via: Verdi, 30 Città: Milano CAP:

15 Archivio o file: definizione File strutturato: file destinato a contenere un insieme di record dotati della medesima struttura (formato) Viene creato o modificato mediante apposite istruzione del linguaggio di programmazione relativo (o mediante apposite interfacce grafiche) Diversi tipi di file: Sequenziale Accesso diretto Accesso con chiave Inverted file

16 Base di dati In senso lato (giuridico) si intende per base di dati una qualsiasi collezione di dati organizzata seguendo uno schema logico che ne permette il reperimento (possono essere anche documenti cartacei) In senso stretto (informatico) una base di dati o database è l insieme di archivi memorizzati in modo permanente nella memoria di massa e di relazioni fra di essi Attenzione non sempre le definizioni sono uniformi: banca dati normativa = insieme dei testi normativi + relazioni fra le norme (citazioni) banca dati = contenuto + schema logico dei dati database o base di dati = schema logico dei dati

17 DBMS DBMS - database management system è il programma specifico (software di base) che gestisce ed organizza basi di dati solitamente i DBMS consentono e gestiscono l aggiornamento e l accesso dei dati da parte di più utenti contemporaneamente i DBMS contengono i dati le informazioni sulle strutture dei dati ovvero i metadati - cataloghi

18 Caratteristiche di un DBMS I DBMS consentono l indipendenza dei dati dai programmi persistenza - i dati persistono nel tempo non ridondanza dei dati - i dati vengono memorizzati una sola volta sicurezza - meccanismi di accesso autorizzato ai dati integrità - ad ogni dato vengono associati vincoli di integrità e i programmi che non rispettano queste regole vengono bloccati utilizzo concorrente - i dati sono acceduti da più programmi contemporaneamente sistemi di backup e recovery dei dati in caso di errore

19 File vs. DBMS

20 Livelli di astrazione del DBMS Livello fisico o schema interno: insieme di record memorizzati nel dispositivo di memoria di massa Livello logico: descrive l organizzazione dei dati e delle sue relazioni Livello esterno o vista o livello concettuale: descrive i dati così come vengono visti da un certo utente Indipendenza fisica - si può ridefinire il livello fisico senza modificare il modello logico Indipendenza logica - si può estendere il modello logico senza alterare il livello esterno

21 Livelli di un DBMS

22 Livelli di un DBMS

23 Livelli Requisiti della base di dati Progettazione concettuale COME : progettazione Schema concettuale Progettazione logica Progettazione fisica (da Atzeni e altri, Basi di dati, McGraw-Hill, 2002) CHE COSA : analisi Schema logico Schema fisico

24 Esempio più concreto della divisione dei livelli nella modellazione dei data base Livello concettuale Modellazione entità relazione dei dati Livello logico Scelta del modello del DBMS (es. relazionale) e modellazione delle tabelle in terza forma normale sciogliendo anche le relazioni N:M Livello fisico istruzioni SQL per gestire i dischi

25 Componenti dell ambiente DBMS - I Hardware da un pc a una rete di computer Software Dati DBMS, sistema operativo, programmi applicativi, software di rete (se necessario) dell organizzazione e una loro descrizione in schema e sottoschema Procedure istruzioni e regole da applicare al progetto e all uso del database e dal DBMS Persone Data Base Administrator - DBA Data administrator, programmatori applicativi Progettisti di database (sia logici che fisico) Utenti

26 Le transazioni - ACID Le transazioni sono operazioni di programma che agiscono sulla banca dati e non alterano la sua integrità (commit e rollback) commit fine della transazione con esito positivo roll-back fine della transazione con esito negativo e quindi ritorno allo stato precedente l inizio della transazione atomicità- l operazione viene eseguita tutto o si torna indietro ripristinando la situazione originale consistenza - le operazioni non devono violare i vincoli di l integrità dei dati isolamento - ogni transazione agisce in modo isolato dall altra per non creare sovrapposizioni durabilità - l operazione deve avere effetto duraturo nel tempo

27 Domande possibili Caratteristiche del DBMS rispetto agli archivi Le proprietà delle transazioni ACID Perché i DBMS sono una tecnologia più robusta rispetto agli archivi? Sottolineare le differenze fra DBMS e gestione dei documenti utilizzando linguaggi di marcatura come l XML I dati sono la risorsa più preziosa nella società della conoscenza che tipo di problemi possono occorrere specie in relazione alla privacy?

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