Basi di dati. Concetti, linguaggi e architetture

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Epistemologia dell’archiviazione: archeologia dei database
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Infor(mazione auto)matica
G. Mantegari – seminario al corso “Aspetti epistemologici dell’informatica” – UniMiB – 18.06.2005
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Epistemologia dell’archiviazione: archeologia dei database
Infor(mazione auto)matica
sistema organizzativo: insieme di risorse e regole per lo svolgimento coordinato delle attività (o processi) di una
organizzazione ai fini del perseguimento dei suoi scopi
sistema informativo: componente (sottosistema) di una organizzazione che gestisce (acquisisce, elabora, conserva, produce)
le informazioni di interesse, cioè utilizzate per il perseguimento degli scopi dell’organizzazione
sistema “statale”
sistema azienda
sistema organizzativo
sistema informativo
sistema degli archivi
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sistema organizzativo
sistema informativo
sistema informatico
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Infor(mazione auto)matica: archivi
applicazione 1 applicazione 2 applicazione n
archivio
1
archivio 1
archivio 2
archivio
2
archivio
n
archivio n
applicazione n
applicazione 2
applicazione 1
definizione dati 1 definizione dati 2 definizione dati n
sistema operativo
Problemi
archivio
1
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archivio
2
archivio
n
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Infor(mazione auto)matica: DBMP  DBMS
DBMS
Data Base Management System(s)
applicazione 1
archivio
1
archivio
n
applicazione 2
applicazione n
DBMP
Data Base Management Person(s)
DBMS
archivio “statale”
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base di dati
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Infor(mazione auto)matica
I token, presi singolarmente, non hanno nessun significato, a meno che si
conoscano almeno due cose:
la codifica e il contesto sono presenti nella mente dell’antico
agricoltore o dell’antico amministratore
• la codifica usata
• il contesto all’interno del quale il dato assume valore come informazione
rappresentazione delle informazioni
…
…
comunicazione
orale
…
protezione dei
dati
dati
…
…
responsabilità e ruoli
nell’archiviazione
…
vincoli
amministrativi
…
coerenza dei
dati
…
?
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Infor(mazione auto)matica: DBMS
“una base di dati è una collezione di dati correlati, condivisa tra più applicazioni,
che deve soddisfare il fabbisogno informativo di tutte le applicazioni. Il DBMS è un
sistema hardware e software, centralizzato o distribuito, che fornisce gli strumenti
necessari a memorizzare e ricerca le informazioni interattivamente o mediante
programmi applicativi”
[Bertino et al., cit., cap. 1]
?
Integrazione dei dati (singolo archivio
senza ridondanze):
aumentare la possibilità di consultare i
dati, ridurre il rischio di ridondanza e
inconsistenza nei dati
schema della base dati,
descritto attraverso un
formalismo ad alto livello
(modello dei dati)
Indi pendenza dei dati (fisica e logica):
DBMS
Agevolare lo sviluppo di nuove
applicazioni, facilitare la manutenzione
delle applicazioni esistenti
architettura ANSI-SPARC
Controllo centralizzato sui dati:
Garantire qualità, privatezza e sicurezza
dei dati
ogni richiesta viene
interpretata, analizzata ed
eseguita dal DBMS
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Infor(mazione auto)matica: DBMS
I servizi principali offerti da un DBMS:
• descrizione dei dati: per specificare i dati da memorizzare nella base dati
• manipolazione dei dati: accesso, memorizzazione, modifica, cancellazione
• controllo dell‘integrità: per evitare di memorizzare dati non corretti
• strutture di memorizzazione: per rappresentare in memoria i concetti di un modello dei dati
• ottimizzazione delle interrogazioni: per determinare la strategia più efficiente per accedere ai dati
• privatezza dei dati: per proteggere i dati da accessi non autorizzati
• ripristino della base di dati: per evitare che errori e malfunzionamenti di varia natura creino una base di dati inconsistente
• dizionario dei dati: per determinare i dati disponibili nella base di dati
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Infor(mazione auto)matica: DBMS e modello dati
Dai token alla scrittura ai bit: un passo in avanti e uno indietro?
?
passaggio al digitale: necessità (e opportunità) di accorpare al dato che si intende
archiviare e elaborare anche il suo “edificio”
?
modello dei dati
?
?
?
?
?
?
• strutture dati
• esprimere i “concetti”
• esprimere le associazioni tra i
“concetti”
• notazione
es. formalismo
matematico
• operazioni per manipolare i dati
• accesso
• memorizzazione
• modifica
• cancellazione
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Infor(mazione auto)matica: modello dei dati
“L’evoluzione dei DBMS è stata guidata dall’evoluzione dei
modelli dei dati. […] La tendenza nello sviluppo di nuovi
modelli dei dati è sempre stata di aumentare il potere
espressivo del modello dei dati, rendendolo in grado di
rappresentare sempre meglio e in modo diretto la realtà di
interesse alle più svariate applicazioni, e nel contempo di
rendere la rappresentazione dei dati attraverso il modello il più
indipendente possibile da aspetti implementativi, pertanto
aumentando il livello di astrazione nella rappresentazione dei
dati.”
tempio A
bulla a
token
1
token
1
token
2
token
3
[E. Bertino et al., cit., cap. 1]
token token token
2
3
4
bulla b
• gerarchico
?
• reticolare
• relazionale
• ad oggetti
• relazionale ad oggetti
•…
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Modello dei dati: modello relazionale
formalizzazione dell’astrazione
implementazione
proprieta(nomeProprietà, prodottoComplessivo, dueTerzi, unTerzo)
campi(numeroCampo, nomeProprietà, lunghezza, larghezza, superficie)
nomeProprietà
prodottoComplessivo
dueTerzi
unTerzo
A
150
100
50
…
…
…
…
numeroCampo
nomeProprietà
lunghezza
larghezza
superficie
1
A
290
100
16
2
A
312
90
17
3
A
290
93
20
4
A
290
82
19
5
A
300
110
22
…
…
…
…
…
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Modello dei dati: modello ad oggetti
Proprieta
formalizzazione dell’astrazione
+nomeProprieta: String
+prodottoComplessivo: Integer
+dueTerzi: Integer
+unTerzo: Integer
Campo
1...1
1...*
+numeroCampo: Integer
+lunghezza: Integer
+larghezza: Integer
+superficie: Integer
implementazione
public class Proprieta {
String nomeProprieta;
Integer prodottoComplessivo;
Integer unTerzo;
Integer dueTerzi;
Vector campi;
}
...
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Formalizzazione e implementazione
formalizzazione
dell’astrazione
modello dei dati
il dbms permette di esprimere i
concetti astratti del modello dati
attraverso questi linguaggi
implementazione
es. formalismo relazionale
DBMS
linguaggi:
DDL (definizione dello
es. SQL
schema)
• nome base dati
• unità logiche elementari
• vincoli di integrità
semantica
DML
• inserimento
• ricerca
• cancellazione
• aggiornamento
• linguaggio dichiarativo  successo, facilità
d’uso:
in una query di accesso/ricerca descrivo i
risultati che voglio (cosa desidero) e non come
voglio arrivarci (se ne occupa DBMS 
implica conoscenza su strutture
dati/meccanismi di accesso, ...)
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Epistemologia dell’archiviazione: archeologia dei database
Dall’archeologia dei db ai db archeologici
scelgo un modello dei dati e lo utilizzo per
esprimere i concetti significativi che intendo
catturare e le loro relazioni
?
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Dall’archeologia dei db ai db archeologici
Realtà
Programma di Ricerca
Modello concettuale
Ipotesi Ausiliaria
Il METODO SCIENTIFICO
FALSIFICAZIONISTICO
Modelli Logici
Corroborazione
Esecuzione
PARADIGMA DI
PROGRAMMAZIONE
Modello computazionale
Nucleo khuniano
Calcolo
Il meccanicismo
“a la Turing”
CINTURA PROTETTIVA
popperiana
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Dall’archeologia dei db ai db archeologici
teoria archeologica
vs
meccanismi mnemonici del cervello umano
informazione (nel senso informatico)
significato
dati, formalismi, linguaggi, ...
linguaggio naturale, interpretazione semantica, ...
descrizione
interpretazione
neuroscienze, psicologia, ...
computer science
db come “protesi” della memoria
?
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Dall’archeologia dei db ai db archeologici
descrizione del “record” archeologico:
• problemi “terminologici” (es. liste tipologiche
differenti)
• problemi interpretativi:
• conoscenza incerta
• cambiamenti nell’interpretazione
di un manufatto
• continue modifiche allo schema del db
• aggiunta/eliminazione di termini nei
“vocabolari”
• sperimentazione di modelli dati differenti
• ...
• ...
?
ma … io mi ero abituato a
il dato descrittivo è già un dato
interpretato
ragionare in relazionale...
la rappresentazione e l‘elaborazione di forme più ricche di informazione e conoscenza sono complesse, e la ricerca e la
tecnologia stanno lentamente producendo risultati parziali
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Dall’archeologia dei db ai db archeologici
ma … io mi ero abituato
a
?
ragionare in relazionale...
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Dall’archeologia dei db ai db archeologici
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Bibliografia
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Bibliografia
• S. Rose, La fabbrica della memoria. Dalle molecole alla mente, Garzanti 1992
• E. Bertino et al., Sistemi di basi di dati. Concetti e architetture, UTET 1997
• P. Atzeni et al., Basi di dati. Concetti, linguaggi e architetture, McGraw-Hill 1996
• P. Rossi (ed.), La memoria del sapere, Laterza 1988
• W. J Ong, Oralità e scrittura. Le tecnologie della parola, il Mulino 1986
• G. Bocchi, M. Ceruti (ed.), Origini della scrittura. Genealogie di un’invenzione, Bruno
Mondadori 2002
• D. Schmandt-Besserat, Before Writing. From Counting to Cuneiform, Texas University Press,
1992
• M. Liverani, Uruk la prima città, Laterza 1998
• M. Frangipane, La nascita dello stato nel Vicino Oriente, Laterza 1996
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