Capitolo 1: Introduzione. Introduzione2 Base di dati  Insieme organizzato di dati utilizzati per il supporto allo svolgimento di attività (di un ente,

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1 Capitolo 1: Introduzione

2 Introduzione2 Base di dati  Insieme organizzato di dati utilizzati per il supporto allo svolgimento di attività (di un ente, azienda, ufficio, persona)  Es.: elenchi telefonici, elenco degli iscritti a una facoltà universitaria e gli esiti dei loro esami, elenco dei libri di una biblioteca, elenco dei reparti e dei pazienti di una struttura ospedaliera.

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5 Orario dei treni di una stazione

6 Campionato di calcio

7 Introduzione7 Biblioteca

8 Introduzione8 Gestione delle informazioni  Raccolta, acquisizione  Archiviazione, conservazione  Elaborazione, trasformazione, produzione  Distribuzione, comunicazione, scambio

9 Introduzione9 Gestione delle informazioni  Nelle attività umane, le informazioni vengono gestite (registrate e scambiate) in forme diverse: idee informali linguaggio naturale (scritto o parlato, formale o colloquiale, in una lingua o in un’altra) disegni, grafici, schemi numeri e codici  e su vari supporti memoria umana, carta, dispositivi elettronici

10 Introduzione10 Gestione delle informazioni  Nelle attività standardizzate dei sistemi informativi complessi, sono state introdotte col tempo forme di organizzazione e codifica delle informazioni  Ad esempio, nei servizi anagrafici si è iniziato con registrazioni discorsive e poi nome e cognome estremi anagrafici codice fiscale

11 Introduzione11 Informazioni e dati  Nei sistemi informatici (e non solo), le informazioni vengono rappresentate in modo essenziale, spartano: attraverso i dati  Dal Vocabolario della lingua italiana (1987) informazione: notizia, dato o elemento che consente di avere conoscenza più o meno esatta di fatti, situazioni, modi di essere. dato: ciò che è immediatamente presente alla conoscenza, prima di ogni elaborazione; (in informatica) elementi di informazione costituiti da simboli che debbono essere elaborati.

12 Introduzione12 Dati e informazioni  I dati hanno bisogno di essere interpretati Esempio ‘Mario’ ’234275’ su un foglio di carta sono due dati. Se il foglio di carta viene fornito in risposta alla domanda “A chi mi devo rivolgere per il problema X; qual è il suo numero di telefono?”, allora i dati possono essere interpretati per fornire informazioni

13 Introduzione13 Perché i dati?  La rappresentazione precisa di forme più ricche di informazione e conoscenza è difficile  I dati costituiscono spesso una risorsa strategica, perché più stabili nel tempo di altre componenti (processi, tecnologie, ruoli umani): ad esempio, i dati delle banche o delle anagrafi

14 Introduzione14 Base di dati  Accezione generica, metodologica: insieme organizzato di dati utilizzati per il supporto allo svolgimento delle attività di un ente (azienda, ufficio, persona)  Accezione specifica,, metodologica e tecnologica:) insieme di dati gestito da un DBMS.

15 Introduzione15 Sistema di gestione di basi di dati DataBase Management System (DBMS)  Sistema che gestisce collezioni di dati: Sistema grandi persistenti condivise garantendo privatezza affidabilità efficienza efficacia

16 Introduzione16 DBMS  Prodotti software (complessi) disponibili sul mercato; esempi: Access DB2 Oracle Informix Sybase SQLServer MySQL

17 Introduzione17 Le basi di dati sono... grandi  dimensioni (molto) maggiori della memoria centrale (RAM) dei sistemi di calcolo utilizzati (fino a milioni di Gigabyte)  sono memorizzate in memoria secondaria (hard disk)  il limite deve essere solo quello fisico dei dispositivi

18 Introduzione18 Le basi di dati sono... persistenti  hanno un tempo di vita indipendente dalle singole esecuzioni dei programmi che le utilizzano

19 Introduzione19 Le basi di dati sono... condivise  Ogni organizzazione (specie se grande) è divisa in settori o comunque svolge diverse attività  Ciascun settore/attività ha un (sotto)sistema informativo (non necessariamente disgiunto)

20 Introduzione20

21 Introduzione21

22 Introduzione22 Problemi  Ridondanza: informazioni ripetute  Rischio di incoerenza: le versioni possono non coincidere in seguito ad aggiornamenti

23 Introduzione23 Archivi e basi di dati Gestione ricevimento Archivio 2: ricevimento Gestione orario lezioni Archivio 1: orario lezioni

24 Introduzione24 Archivi e basi di dati Gestione ricevimento Gestione orario lezioni Base di dati

25 Introduzione25 Le basi di dati sono condivise  Una base di dati e' una risorsa integrata, condivisa fra applicazioni  conseguenze Attivita' diverse su dati condivisi: meccanismi di autorizzazione Accessi di più utenti ai dati condivisi: controllo della concorrenza

26 Introduzione26 I DBMS garantiscono... privatezza  Si possono definire meccanismi di autorizzazione l'utente A è autorizzato a leggere tutti i dati e a modificare quelli sul ricevimento l'utente B è autorizzato a leggere i X e a modificare Y

27 Introduzione27 I DBMS garantiscono... affidabilità  Affidabilità (per le basi di dati): resistenza a malfunzionamenti hardware e software  Una base di dati è una risorsa pregiata e quindi deve essere conservata a lungo termine  Tecnica fondamentale: gestione delle transazioni

28 Introduzione28 Transazione  Programmi che realizzano attività frequenti e predefinite, con poche eccezioni, previste a priori.  Esempi: versamento presso uno presso sportello bancario emissione di certificato anagrafico dichiarazione presso l’ufficio di stato civile prenotazione aerea  Insieme di operazioni da considerare indivisibile ("atomico"), corretto anche in presenza di concorrenza e con effetti definitiviatomico concorrenza definitivi

29 Introduzione29 Le transazioni sono … atomiche  La sequenza di operazioni sulla base di dati viene eseguita per intero o per niente: trasferimento di fondi da un conto A ad un conto B: o si fanno il prelevamento da A e il versamento su B o nessuno dei due

30 Introduzione30 Le transazioni sono … concorrenti  L'effetto di transazioni concorrenti deve essere coerente (ad esempio "equivalente" all'esecuzione separata) se due assegni emessi sullo stesso conto corrente vengono incassati contemporaneamente si deve evitare di trascurarne uno

31 Introduzione31 I risultati delle transazioni sono permanenti  La conclusione positiva di una transazione corrisponde ad un impegno (in inglese commit) a mantenere traccia del risultato in modo definitivo, anche in presenza di guasti e di esecuzione concorrente

32 Introduzione32 I DBMS debbono essere...efficienti  Cercano di utilizzando al meglio le risorse di spazio di memoria (principale e secondaria) e tempo (di esecuzione e di risposta)  I DBMS, con tante funzioni, rischiano l'inefficienza e per questo ci sono grandi investimenti e competizione  L’efficienza è anche il risultato della qualità delle applicazioni

33 Introduzione33 I DBMS debbono essere...efficaci  Cercano di rendere produttive le attività dei loro utilizzatori, offrendo funzionalità articolate, potenti e flessibili

34 Introduzione34 DBMS vs file system  La gestione di insiemi di dati grandi e persistenti è possibile anche attraverso sistemi più semplici — gli ordinari file system dei sistemi operativi  I file system prevedono forme rudimentali di condivisione: "tutto o niente"  I DBMS estendono le funzionalità dei file system, fornendo più servizi ed in maniera integrata

35 Introduzione35 Descrizione dei dati nei DBMS  Descrizioni e rappresentazioni dei dati a livelli diversi permettono l’indipendenza dei dati dalla rappresentazione fisica: - i programmi fanno riferimento alla struttura a livello più alto, - le rappresentazioni sottostanti possono essere modificate senza necessità di modifica dei programmi

36 Introduzione36 Modello dei dati  insieme di costrutti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne la dinamica  componente fondamentale: meccanismi di strutturazione (o costruttori di tipo)  come nei linguaggi di programmazione esistono meccanismi che permettono di definire nuovi tipi, così ogni modello dei dati prevede alcuni costruttori  Il modello relazionale prevede il costruttore relazione, che permette di organizzare i dati come insiemi di record omogenei a struttura fissa.

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38 Introduzione38 L'istanza della base di dati Lo schema della base di dati Orario InsegnamentoDocenteAulaOra Analisi matem. ILuigi NeriN18:00 Basi di datiPiero RossiN29:45 ChimicaNicola MoriN19:45 Fisica IMario BruniN111:45 Fisica IIMario BruniN39:45 Sistemi inform.Piero RossiN38:00 Basi di dati: schema e istanza

39 Introduzione39 Schemi e istanze  In ogni base di dati esistono: lo schema, sostanzialmente invariante nel tempo, che ne descrive la struttura (aspetto intensionale) nell’esempio, le intestazioni delle tabelle l’istanza, i valori attuali, che possono cambiare anche molto rapidamente (aspetto estensionale) nell’esempio, il “corpo” di ciascuna tabella.

40 Introduzione40 Due tipi (principali) di modelli  modelli logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l’organizzazione dei dati utilizzati dai programmi indipendenti dalle strutture fisiche esempi: relazionale, reticolare, gerarchico, a oggetti.  modelli concettuali: permettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema e da ogni modello logico cercano di descrivere i concetti del mondo reale sono utilizzati nelle fasi preliminari di progettazione di basi di dati il più noto è il modello Entity-Relationship

41 Introduzione41 Livelli di astrazione schema logico : descrizione dell’intera base di dati nel modello logico adottato dal DBMS (ad esempio, la struttura delle tabelle) schema fisico : rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione (es. files) schema esterno : descrizione di parte della base di dati in un modello logico (“viste” parziali, derivate, anche ev. in modelli diversi)

42 Una vista Corso AulaDocente Rossi Basi di dati DS3 Bruni Reti N3 Neri Sistemi N3 Bruni Controlli G Corsi NomePianoEdificio OMIDS1Terra PincherleGPrimo OMIN3Terra Aule CorsiSediCorso Aula Reti N3 Sistemi N3 Controlli G PianoEdificio OMITerra PincherlePrimo OMITerra

43 Introduzione43 Indipendenza dei dati  conseguenza della articolazione in livelli  è la principale proprietà dei DBMS  due forme: indipendenza fisica indipendenza logica

44 Introduzione44 Indipendenza fisica  il livello logico è indipendente da quello fisico una relazione è utilizzata nello stesso modo qualunque sia la sua realizzazione fisica la realizzazione fisica può cambiare senza che debbano essere modificati i programmi che utilizzano la base di dati

45 Introduzione45 Indipendenza logica  il livello esterno è indipendente da quello logico  aggiunte o modifiche alle viste non richiedono modifiche al livello logico  modifiche allo schema logico che lascino inalterato lo schema esterno sono trasparenti

46 Introduzione46 Linguaggi per basi di dati  Un altro contributo all’efficacia: disponibilità di vari linguaggi e interfacce diverse che permettono l'accesso ai dati con varie modalità:   linguaggi testuali interattivi (SQL)   tramite comandi (come quelli del linguaggio interattivo) immersi in linguaggi di programmazione tradizionale (linguaggio ospite, es. Pascal, C, Cobol, etc.)   tramite comandi (come quelli del linguaggio interattivo) immersi in un linguaggio ad hoc, con anche altre funzionalità (p.es. per grafici o stampe strutturate), anche con l’ausilio di strumenti di sviluppo (p. es. per la gestione di maschere)   con interfacce amichevoli che permettono di realizzare le operazioni sulla base dati senza usare un linguaggio testuale

47 Introduzione47 SQL, un linguaggio interattivo  "Trovare i corsi tenuti in aule a piano terra" NomePianoEdificio OMIDS1Terra PincherleGPrimo OMIN3Terra Aule Rossi Basi di dati DS3 Bruni Reti N3 Neri Sistemi N3 Bruni Controlli G Corsi AulaDocente Corso

48 Introduzione48 SQL, un linguaggio interattivo SELECT Corso, Aula, Piano FROM Aule, Corsi WHERE Nome = Aula AND Piano="Terra" Corso Aula Reti N3 Sistemi N3 Piano Terra

49 Interazione non testuale (in Access)Access

50 Introduzione50 Personaggi e interpreti  Database administrator (DBA): Persona o gruppo di persone responsabile del controllo centralizzato e della gestione del sistema, delle prestazioni, dell’affidabilità, delle autorizzazioni  Le funzioni del DBA includono quelle di progettazione, anche se in progetti complessi ci possono essere distinzioni

51 Introduzione51 Personaggi e interpreti (2)  progettisti della base di dati: raccolgono dati in base alle esigenze del committente e degli utenti; li organizzano in strutture adeguate per rappresentarli correttamente e memorizzarli.  progettisti e realizzatori di DBMS: implementano la base di dati  progettisti e programmatori di applicazioni che operano su sulla base di dati

52 Introduzione52 Personaggi e interpreti (3)  utenti utenti finali (terminalisti): eseguono applicazioni predefinite e frequenti (transazioni) utenti casuali: eseguono operazioni non previste a priori, usando linguaggi interattivi (interrogazioni, aggiornamenti) utenti indipendenti.

53 Introduzione53 Vantaggi e svantaggi dei DBMS Pro  permettono di trattare i dati come risorsa comune, base di dati come modello della realtà  gestione centralizzata dei dati con possibilità di standardizzazione  disponibilità di servizi integrati  la condivisione dei dati evita ridondanze e inconsistenze  indipendenza dei dati (favorisce lo sviluppo e la manutenzione) delle applicazioni)

54 Introduzione54 Contro  i prodotti sono costosi e complessi, e diversi da molti altri strumenti informatici; la loro introduzione comporta investimenti: Acquisto prodotto Acquisto risorse hardware e software necessarie  non scorporabilità delle funzionalità (con riduzione di efficienza)

55 Introduzione55 Evoluzione delle basi di dati  Basi dati multimediali (per memorizzare immagini, video, suoni)  Sistemi di informazione geografica (GIS, geographic information sistems), per memorizzare e analizzare carte geografiche, dati metereologici e immagini da satellite  Data Warehouse, possono memorizzare dati storici integrati e consistenti relativi al personale delle aziende