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Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD...

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Introduction INT
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Page 1: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

Introduction

INT

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2

Introduction

Notion de bases de données slide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines d’application

Les modèles de données pour BD slide 27 Architecture de référence slide 40 Qu’est-ce qu’un SGBD ? slide 45

Page 3: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Contexte technique BD

Structure en mémoire centrale (MC) Fichiers Bases de données

Notion de bases de donnéesContexte technique

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4

Structure en MC

PrincipesStockage des données dans la mémoire volatile d’un

ordinateur Problèmes

Stockage temporaire«Petits» volumes de donnéesLangages de programmationContexte mono-processus (mono-utilisateur en général)

Notion de bases de donnéesContexte technique

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Fichiers

Stockage persistant sur disque «Gros» volumes de données Langages de programmation et SGF Contexte mono-utilisateur (en général)

Notion de bases de donnéesContexte technique

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6

Approche fichier avec PCsBibliothèque Service social

AppliEn Cobol

Applien Java

Applien C

Fichiers Étudiantset UVs

Fichiers Étudiants et Livres

Fichiers Étudiants et Chambres

Direction des études

Notion de bases de donnéesContexte technique

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7

Approche fichiers + SGF

Application bibliothèque

SGF

Fichier Étudiants

Notion de bases de donnéesContexte technique

* 2

Description du fichier des ÉtudiantsÉdition du fichier Étudiants

par ordre alpha

Programme 1

Description du fichier des Étudiants

Mise à jour du fichier Étudiants via nom élève

Programme 2

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Problèmes de l’approche fichier

Difficulté à saisir les liens entre les données Pas de partage de données entre les utilisateurs Pas de vision globale des données Redondance des données Risque d'incohérence des données Pas d'indépendance entre les données et les traitements Problème de gestion de la sécurité des données Multiplicité des traitements, des langages, des matériels

Notion de bases de donnéesContexte technique

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Bases de données

Stockage persistant sur disque «Très gros» volumes de données Langage de requêtes et langages de programmation

SGBD Contexte multi-utilisateurs

Notion de bases de donnéesContexte technique

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Approche centralisée

Terminaux

PC Windows

PC Linux

PC NT

Appli C

Appli JavaAppli Cobol

SGBD

ÉtudiantsUvsLivresChambres

DescriptionBD

BD

Notion de bases de donnéesContexte technique

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11

Approche client/serveur

PC Windows

PC Linux

PC NT

Appli C

Appli Java

Appli Cobol ÉtudiantsUvsLivresChambres

DescriptionBD

BD

SGBD

Notion de bases de donnéesContexte technique

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Apport d’une approche BD

Intégration :Description unique et globale des donnéesÉviter les redondancesÉviter les incohérences

Indépendance :Indépendance entre données et traitementsSéparation entre les descriptions logiques et physiques

des données

Notion de bases de donnéesApport BD

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Apport d’une approche BD (2)

Sécurité : Contrôle sémantique des données Protection contre les accès non autorisés Protection contre les pannes

Facilités pour l’utilisateur : Partage des données Vision « haut niveau » et « personnalisée » des données Manipulation « aisée » des données Accès efficaces aux données Répartition des données et des traitements

Notion de bases de donnéesApport BD

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Terminologie BD

Données Modèle de données BD SGBD Schéma d’une BD Instance d’une BD Contraintes d’intégrité Métabase

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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Données

Une structure Simple: prix, nom, date Complexe: personne, document, image

Une sémantique Le solde d’un compte courant Une photo de Paris réalisée par le satellite SPOT

Un propriétaire Responsable de la création d’une donnée Définit les règles pour son identification et son intégrité:

« La température de l’air est comprise entre -30° et +40°C » « Le salaire de l’année n est supérieur au salaire de l’année n-1 »

Accorde des droits d’utilisation

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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Données (2)

Des utilisateursInterrogent les données

« Quelle était la température à paris le 1er janvier 1997 ? »

Mettent à jour les données « Créditer le compte de M. Monet de 1000 F »

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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Modèle de données

Ensemble de concepts pour décrire :Les données du monde réelLes liens entre les donnéesLa sémantique des données

Ensemble d’opérations pour manipuler les données

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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BD ET SGBD

BD :Collection de données décrites selon un certain modèle

SGBD : Système logiciel gérant les données d’une BD, selon un

modèle fixéUn SGBD doit permettre la définition, la manipulation

et le contrôle des données

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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Schéma et instance d’une BD

Schéma (intention) : Description des données de la base, conformément à un modèle Schéma réseau, schéma relationnel, ... Statique en général.

Instance (extension) : Collection de données de la base écrite selon un certain modèle Instance du schéma Dynamique

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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CI et Métabase

Contrainte d’intégrité (CI):Règle spécifiée sur les données, pour définir un état

cohérent de la baseLe salaire d’un employé doit être supérieur au SMIC

Métabase (dictionnaire de données - DD):Collection des données qui décrivent la BD« Valeur du schéma »

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

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Domaines d’application

Comme élément central : Banques de données (professionnelles, grand public) Systèmes transactionnels (banques, assurances,…) Systèmes d’aide à la décision (tableaux de bord, analyse statistique,…)

Comme élément essentiel : Systèmes d’information et de communication (entreprise, administration,…) Systèmes de surveillance et de contrôle (télécoms, production,…)

Comme élément auxiliaire : Systèmes de recherche documentaire (textes,sons, graphiques, …) Systèmes XAO (CAO,PAO,EAO,…) Systèmes experts

Notion de bases de donnéesDomaines d’application

Page 22: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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ClassificationNotion de bases de donnéesDomaines d’application

Volume de données

Complexité des traitements

Intensité du service

Applications transactionnelles

Go Interrogation + Mise à jour

Temps de réponse < 2 s.

> 100 tps

Application d’aide à la décision

Datewarehouse

Datamining

To Interrogation

Temps de réponse en mn ou h

Notion de tpm

TPC (Transaction Processing Council) Benchmarks systèmes transactionnels

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Les modèles de données pour les BD

Modélisation des données Modèles

Modèle entité/association [Chen 76]Modèle hiérarchique Modèle réseauModèle relationnel

Modèles BD

Page 24: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modélisation des données

Modèle de données : Ensemble de concepts pour décrire :

Les données Les liens entre les données La sémantique des données

En général, un ensemble d’opérations est associé pour manipuler les données Formalisme de description :

Textuel Graphique Mathématique

Exemples de modèles : Entité/association Hiérarchique/réseau Relationnel Objet, relationnel-objet

Modèles BD

Page 25: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle Entité/Association [Chen 76]

Modèles BD

code nbH coord

UV

S’inscrire

Élèvenom

age

note

adresse

num

datePrêt

ChambreLivreno

prix

côte

titre

Emprunter Louer

1,n

3,n

0,n

0,1

0,1

1,1

Page 26: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

26

Modèle Entité/Association - 2

1,1

0,1

0,1

0,n

3,n1,n

UV

codenbHcoord

Eleve

numnomageadresse

Livre

cotetitre

Chambre

noprix

S’inscrire

note

Emprunter

datePret

Louer

Page 27: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

27

Critique du modèle Entité/Association

Inconvénients Uniquement un modèle de

description de données Pas de langage de

manipulation associé Pas de SGBD E/A

Pas un modèle d’implantation de BD

Avantages Sémantique riche Extension aux concepts

objets (héritage, ...) Aspect visuel

Modèle de conception de BD

Modèles BD

Page 28: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle hiérarchique

Système IMS d’IBM conçu à la fin des années 60 pour le programme Appolo (NASA)

Exemple

UV

Élève

ChambreLivre Étudiant

UV

Modèles BD

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Modèle hiérarchique (suite)

Schéma BD Structure arborescente (forêt)

BD Collection d’enregistrements reliés par des pointeurs

Langage de manipulation Navigationnel et procédural Utilisation de pointeurs (Exemple du langage DL/1 du système IMS)

Problèmes : Pas d’indépendance logique/physique Redondance des données, risques d’incohérence

Modèles BD

Page 30: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle réseau

Modèle défini par le groupe DBTG du comité CODASYL en 1971 (revu en 1978)

Exemple

Modèles BD

Chambre

Élève

InscritLivre

UV

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Modèle réseau (suite)

Schéma BD Structure de graphe orienté acyclique (DAG)

BD Collection d’enregistrements reliés par des pointeurs

Langage de manipulation Navigationnel et procédural Utilisation de pointeurs Standard CODASYL 71, 78

Systèmes IDS2 d’Honeywell (1975), Total de Cincom (1974), Adabas de Soft. Ag (1978)

Problèmes Pas d’indépendance logique/physique

Modèles BD

Page 32: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle relationnel

[CODD 70] « A Relational Model for Large Shared Data Banks »

ExempleÉlève(num, nom, adresse, age)UV(code, nbH, coord)Inscrit(numÉtudiant, codeUV, note)Livre(côte, titre, numÉtudiant, datePrêt)Chambre(no, prix, numÉtudiant)

Modèles BD

Page 33: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle relationnel (2)« MLD » Ecole

UV

CODENBHCOORD

ELEVE

NUMNONOMAGEADRESSE

LIVRE

COTENUMTITREDATEPRET

CHAMBRE

NONUMPRIX

INSCRIT

CODENUMNOTE

Modèles BD

Page 34: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle relationnel (3)

Schéma BD Structure de relation

BD Ensemble d’enregistrements reliés par des valeurs

Langage de manipulation Ensembliste Déclaratif Standard international [ SQL 86, 89, 92 ou SQL2]

Prototypes de recherche System/R chez IBM (1976), Ingres à Berkeley (1976)

Systèmes commerciaux SQL/DS et DB2 d’IBM (1982), Oracle (1983), Ingres (1983), Informix (1981), Sybase (1984),

SqlServer (1998) MySQL (1995) Access

Modèles BD

Page 35: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Modèle relationnel (suite)

AvantagesIndépendance logique/physiqueLangage de manipulation simpleBasé sur une théorie mathématique solideStandard

Modèles BD

Page 36: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Une architecture de référence pour les SGBD Description des données : 3 niveaux d’abstraction Exemple Conséquences Conception d’une BD

Architecture de référence

Page 37: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Description des données : 3 niveaux d’abstraction Groupe ANSI/X3/SPARC (1975)

Schéma externe 1 Schéma externe n

Schéma conceptuel

Schéma physique

….

Architecture de référence

Page 38: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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ExempleArchitecture de référence

Schéma externe pour appli Bibliothèque - Étudiant- Livre

Schéma externe pour appli Direction des études - Étudiant- UV

Schéma externe pour appli Service social - Étudiant- Chambre

Schéma conceptuel

Schéma Physique

Comment les données sont vues par les « utilisateurs »Représentations logiqueMultiples

Globalité des donnéesReprésentation logiqueUnique

Globalité des donnéesReprésentation physique des données. Comment les données sont mémorisées (fichiers, index, …)Unique

Page 39: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Conséquences

Indépendance physique Indépendance entre les structures de stockage et les structures de

données Pouvoir modifier l'organisation physique sans modifier les

programmes d’application Exemple: ajouter un index

Indépendance logique Pouvoir modifier le schéma conceptuel sans modifier les

programmes d’application Exemple : ajouter un attribut

Architecture de référence

Page 40: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Conception d’une BDArchitecture de référence

Page 41: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Qu’est-ce qu’un SGBD ?

But Moyens mis en oeuvre Fonctionnalités Architecture Langage de définition des données (LDD) Langage de manipulation des données (LMD) Interface avec un LPG Java et les SGBD Transaction Les utilisateurs d’un SGBD

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

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But et moyens

But : Simplifier et faciliter l’accès aux données de la base Assurer une grande sécurité du système d'information

Moyens : En offrant une vision de « haut niveau » des données, via un

modèle logique des données En se chargeant de faire la correspondance avec la vision de «

bas niveau » des données (structures de stockage et méthodes d’accès)

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 43: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Fonctionnalités

Langage de définition et de manipulation des données (LDD + LMD)

Gestion de l’intégrité => définition des CI, Trigger Gestion de la persistance Structures de stockage et méthodes d’accès => cluster, index Gestion de la concurrence (transaction, verrouillage) Gestion de la sécurité de fonctionnement => transaction, journaux,

mécanisme de reprise sur panne Gestion des droits => identification, attribution de droits Optimisation => algorithme, statistiques Interface avec les langages de programmation

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 44: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Fonctionnalités (++)

Gestion de versions Gestion de la répartition Gestion d’objets complexes (image, document, ...) Gestion de connaissances, règles de déduction Environnement de développement (AGL)

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 45: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

45

Architecture d’un SGBDQu’est-ce qu’un SGBD ?

Définition des schémas de la BD

Manipulation de la BD

Programmeur d’applicationAdministrateur Utilisateur terminal

Traducteur LDD Traducteur LMD

Noyau SGBD

BDMétabase

Page 46: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

46

LDD

Définition logique des données Schéma conceptuel global Schémas des vues utilisateur Structure des données et liens entre les données

Définition physique des données Schéma physique des données Méthodes de placements et d’accès

Contrôle des données Contraintes d’intégrité Droits d’accès

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 47: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

47

LMD Objectif

Interroger et mettre à jour les données (extraire, ajouter, supprimer, modifier ) Style procédural

Exprimer la séquence des opérations d’accès aux données pour obtenir le résultat Modèle hiérarchique et réseau Langage navigationnel Norme CODASYL 71, 78 pour modèle réseau Dépendant du niveau physique Intégration dans un LPG (Cobol pour modèle réseau)

Style déclaratif Exprimer l’information souhaitée sans dire la façon dont on accède à l’information Modèle relationnel Langage ensembliste Indépendant du niveau physique Norme SQL 86, 89, 92 SQL « seul » et SQL « intégré » dans un LPG « classique »

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 48: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Interface avec un LPG

Problème d’un LMD Uniquement interrogation et mise à jour des données Pas de « calculs » sur les données

Solution Interfacer le LMD avec un LPG Diverses techniques d’interfaçage (précompilation, ....)

Exemples LMD réseau interface normalisée avec COBOL LMD relationnel interfaces normalisées entre SQL et

Cobol, Pascal, Fortran, PL/1 (1978) Ada, C (1989) Java (SQLJ)

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 49: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Java et SGBD

JDBC : API de niveau SQL/CLI avec indépendance des SGBD cibles (pb de pilote)

SQLJ : embedded SQL pour Java Interface de gestion de la persistance des objets

Java (transformation automatique des objets java en structures relationnelles dans les 2 sens)

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 50: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

50

Notion de transaction Séquence d’opération élémentaires (lire, écrire) sur la BD Transaction retrait (noCompte, montant)

Débutselect solde into s from Comptes where numCompte = noCompte;si s > montant alors

Update compte set solde = solde – montant where numCompte = noCompte;donnerArgent(montant);Valider();

SinonImprimer(‘opération impossible’);Annuler();

FinsiFin;

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 51: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

51

Propriétés des transactions

A : Atomicity C : Consistency I : Isolation D : Durability

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 52: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Les utilisateurs d’un SGBD

Le concepteur Contexte de travail : niveau conceptuel Construction du schéma conceptuel avec un modèle de données

Administrateur BD Contexte de travail : les 3 niveaux. Définit et met à jour les schémas logiques Définit les CI + Vues + droits d’accès Définit les schémas physiques (structures de stockage +

stratégies d’accès) Utilise le LDD et DD

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Page 53: Introduction INT. 6 Introduction Notion de bases de donnéesslide 7 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les modèles de données.

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Les utilisateurs d’un SGBD (suite)

Développeur d’applications Contexte de travail : niveau externe et conceptuel Utilise le LMD + LPG Écrit des programmes pour interroger, mettre à jour et traiter les

données Connaît les schémas logiques et physiques

Utilisateur terminal Contexte de travail : niveau externe « Averti »: interroge la BD en utilisant un LMD « Naïf »: utilise les programmes d’application

Qu’est-ce qu’un SGBD ?


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