Aula 01 - Sistemas de banco de dados

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Aula 01 - Sistemas de banco de dados 1
Aula 01 - Sistemas de banco de 
dados
Apresentação
Objetivos
Dados e informações
Dados
Informações
Sistemas de Informação e Fluxo de Informação
Entrada (input)
Processamento
Saída (output)
Sistemas tradicionais
Redundância de dados
Dependência entre programas e dados
Custo excessivo em software
Características de um sistema de banco de dados
Definição de Banco de Dados
Características da abordagem de banco de dados
Autoinformação
Separação entre Programas e Dados
Abstração de Dados
Múltiplas Visões de Dados
Arquitetura Três Esquemas
Esquema Interno
Esquema Conceitual
Esquema Externo
Usuários de Banco de Dados
Analista de sistema
Programadores de aplicação
Testam, depuram, documentam e mantêm estes programas.
Administrador de banco de dados
Projeto de banco de dados
Insumos
Técnica
Ferramentas
Metodologia
Técnica
Ferramenta
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Apresentação
No mundo digital, nossas vidas são regidas por diversos sistemas. Para 
funcionar, esses sistemas necessitam de grande volume de dados. Não é 
possível conceber qualquer sistema que possa prescindir de um Banco de 
Dados. Você já parou para pensar o que é um Banco de Dados? Nesta aula, 
procuraremos responder a essa pergunta.
Objetivos
Identificar as características de um sistema de banco de dados;
Diferenciar sistemas de banco de dados, sistemas gerenciadores de banco 
de dados e banco de dados; 
Explicar as fases do projeto de banco de dados.
Dados e informações
Quando vamos realizar um saque no caixa eletrônico de um banco, o sistema 
do equipamento tem que acessar os números da agência e da conta, senha e 
saldo disponível. Estes dados necessitam de gerenciamento eficiente e 
confiável, que permita sua rápida recuperação e atualização.
Mas muita gente confunde dados com informações. Por isso, vamos fazer a 
distinção entre eles.
Dados
Fatos, eventos, conceitos, instruções antes de terem sido organizadas em um 
formato inteligível e útil para o usuário.
Modelos
Objetivo do projeto de banco de dados
Como elas se relacionam?
Quais são as partes (atividades do processo)?
Quais são seus produtos?
Fases e ferramentas do projeto de banco de dados
Ferramentas CASE
Atividades
Referências
Explore mais
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Informações
Dados já formatados de uma maneira inteligível e útil ao usuário.
Sistemas de Informação e Fluxo de Informação
Um Sistema de Informação pode ser definido como um conjunto de 
componentes que coletam, processam, armazenam e distribuem informações 
para suportar a tomada de decisão e o controle das operações de uma 
organização.
Ele contém informações sobre pessoas e lugares dentro da organização ou do 
ambiente externo à organização, com o qual ela mantenha constante 
intercâmbio.
Há basicamente três níveis de intercâmbio de informações:
 Ambiente externo
 Organização
 Sistemas de informações
Em um Sistema de Informação, há três atividades básicas, através das quais 
ele produz as informações necessárias para a tomada de decisão e controle 
das operações dentro da organização:
Entrada (input)
Coleta os dados dentro da 
organização ou do ambiente externo 
para o processamento.
Processamento
Converte os dados coletados, 
colocando-os em uma forma 
inteligível.
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Saída (output)
Distribui as informações processadas 
para os usuários e para outras 
atividades, ou armazena-os para 
futura utilização.
Os Sistemas de Informação também necessitam de realimentação (feedback). 
A saída (output) retorna aos membros da organização para avaliação e 
correção dos dados coletados e processados.
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O desenvolvimento de Sistemas de informações evoluiu,ao longo do tempo, de 
Sistemas Tradicionais para Sistema de Banco de Dados.
Sistemas tradicionais
Estes sistemas são baseados no uso de arquivos que, normalmente, são 
associados a um único sistema de aplicação, que traz, por consequência, 
redundância de dados quando os mesmos dados se faziam necessários em 
outros sistemas.
A maioria das organizações desenvolve os seus Sistemas de Informação um 
por vez, à medida que se tornam necessários, utilizando, cada um, o seu 
próprio conjunto de programas, arquivos e usuários.
A figura abaixo mostra a estrutura de um sistema baseado em arquivo. Com ela 
podemos notar que:
 Cada aplicação possui seus próprios arquivos de dados;
 Se uma aplicação compartilha dados com outras, estes têm que ser 
duplicados;
 Qualquer alteração no modelo de dados resulta na mudança do código da 
aplicação.
Sistemas de informação
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O desenvolvimento de Sistemas de informações evoluiu, ao longo do tempo, de 
Sistemas Tradicionais para Sistema de Banco de Dados.
De acordo com Silberschatz, Korth e Sudarshan 2006, o esquema 
apresentado acaba acarretando em:
Redundância de 
dados
Duplicação dos mesmos 
dados em dois ou mais 
arquivos. O problema da 
redundância é que as 
mudanças, ao serem 
feitas no arquivo de 
uma aplicação, não são 
automaticamente 
realizadas nos arquivos 
das outras aplicações, 
Dependência 
entre programas 
e dados
Os aplicativos 
tradicionais de banco 
de dados de arquivos 
são caracterizados 
pela dependência 
entre programas e 
dados, isto é, 
programas e dados 
desenvolvidos e 
Custo excessivo 
em software
Custo resultante da 
criação, documentação 
e acompanhamento de 
muitos arquivos e 
aplicações diferentes.
Sistemas baseados em arquivo
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gerando a falta de 
integridade dos dados.
organizados para uma 
aplicação são 
incompatíveis com os 
programas e dados 
organizados para um 
outro aplicativo.
Características de um sistema de banco de dados
A abordagem de bancos de dados ao gerenciamento de dados surgiu por 
causa dos problemas associados à abordagem tradicional do gerenciamento 
de dados como:
Redundância
Dificuldades de acesso
Integridade
Problemas de segurança
Um banco de dados é uma coleção de dados organizados de tal forma que 
possam ser acessados e utilizados por muitas aplicações diferentes. Ou seja, 
em vez de armazenar dados em arquivos separados para utilização, os dados 
são armazenados e organizados em um só local, permitindo compartilhamento 
e interrelacionamento por múltiplos usuários.
A fim de usar a abordagem de banco de dados para o gerenciamento de 
dados, foi necessário um software adicional – um sistema de gerenciamento de 
banco de dados SGBD.
Sistemas de banco de dados
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A imagem a seguir nos mostra a constituição de um Sistema de Banco de 
Dados:
Agora, veremos mais detalhes sobre cada elemento apresentado na imagem:
Sistema de banco de dados
Sistema de informações, computadorizado, que possibilita o armazenamento, 
manuseio, alteração e divulgação das informações armazenadas. Essas 
informações se fazem representar por dados organizados e formatados de 
maneira que sejam conhecidos e utilizados pelos usuários.
Programas aplicativos e consultas
Os programas são escritos em uma linguagem de front-end, possibilitando o 
acesso do usuário informações contidas no banco. Já as consultas 
representam as informações solicitadas pelo usuário ao banco de dados.
Sistema Gerenciador de Banco de Dados SGBD
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Coleção de programas que permite aos usuários criar e manipular uma base de 
dados. Um SGBD é, assim, um sistema de software de propósito geral, que 
facilita o processo de definir, construir e manipular a base de dados de 
diversas aplicações.
Software para processar consultas/manipulação
Módulo do SGBD responsável por determinar a forma de executar a consulta 
solicitada pelo usuário, via aplicação. Realiza a interpretação do comando 
(análise sintática, léxica e semântica) e elabora o plano de execução do 
comando, estabelecendo a forma de acessar fisicamente os dados.
Software para acessar dados armazenados
Módulo do SGBDresponsável pelo controle do acesso físico aos dados.
Dados
Conjunto de valores armazenados pelo banco de dados em seus arquivos.
Catálogo
Local onde são armazenados os metadados, ou seja, informações referentes 
ao tipo e organização dos dados do banco.
Definição de Banco de Dados
Um banco de dados é uma coleção de dados interrelacionados, representando 
informações sobre um domínio específico. Estes dados são fatos que podem 
ser armazenados e têm significado implícito. Como exemplo podemos citar 
listas telefônicas, o controle do acervo de uma biblioteca e o sistema de 
controle de recursos humanos de uma empresa.
Um banco de dados tem as seguintes propriedades implícitas:
 Um banco de dados representa alguns dos aspectos do mundo real, 
algumas vezes chamado de minimundo. As mudanças neste minimundo 
são refletidas no banco de dados.
 Um banco de dados é uma coleção lógica e coerente de dados com algum 
significado. Uma coleção aleatória de dados não pode, corretamente, 
referir-se a um banco de dados.
 Um banco de dados é projetado, construído e povoado com dados para um 
propósito específico. Ele tem um grupo de usuários e algumas aplicações 
pré-concebidas nas quais estes usuários estão interessados.
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Características da abordagem de banco 
de dados
De acordo com Elmasri e Navathe 2011, existem quatro características. A 
Saber:
Autoinformação
Uma característica importante da 
abordagem de banco de dados é que 
o SGBD mantém, além dos dados, a 
forma como os eles são 
armazenados, contendo uma 
descrição completa do banco de 
dados.
Uma característica importante da 
abordagem de banco de dados é que 
o SGBD mantém, além dos dados, a 
forma como os eles são 
armazenados, contendo uma 
descrição completa do banco de 
dados.
Separação entre 
Programas e Dados
No processamento tradicional de 
arquivos, a estrutura dos dados está 
incorporada ao programa de acesso. 
Desta forma, qualquer alteração na 
estrutura de arquivos implica na 
alteração no código-fonte de todos 
os programas. Já na abordagem de 
banco de dados, a estrutura é 
alterada apenas no catálogo, não 
alterando os programas.
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Abstração de Dados
O SGBD deve fornecer ao usuário 
uma “representação conceitual” dos 
dados, sem fornecer muitos detalhes 
de como as informações são 
armazenadas. Um “modelo de dados” 
é uma abstração de dados 
empregada para fornecer esta 
representação conceitual, utilizando 
conceitos lógicos como objetos, suas 
propriedades e seus 
relacionamentos. A estrutura 
detalhada e a organização de cada 
arquivo são descritas no catálogo.
Múltiplas Visões de 
Dados
Como um conjunto de informações 
pode ser utilizada por um conjunto 
diferenciado de usuários, é 
importante que estes usuários 
possam ter “visões” diferentes da 
base de dados. Uma “visão” é 
definida como um subconjunto de 
uma base de dados, formando, deste 
modo, um conjunto “virtual” de 
informações.
São vantagens da utilização de Sistemas de Banco de Dados:
1 - Redução ou eliminação de redundâncias
Possibilita a eliminação de dados privativos de cada sistema. Os dados comuns 
a mais de um sistema são compartilhados, sendo mantida uma única 
informação a ser consultada por vários sistemas.
2 - Eliminação de inconsistências
Ocorre através do armazenamento da informação em um único local com 
acesso descentralizado. A inconsistência acontece quando um mesmo campo 
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tem valores distintos em sistemas diferentes. Exemplo: o estado civil de uma 
pessoa é solteiro em um sistema e casado em outro. Isto ocorre porque o 
campo em um sistema foi atualizado e, no outro, não. Quando o dado é 
armazenado em um único local e compartilhado pelos sistemas, este problema 
não ocorre.
3 - Compartilhamento dos dados
Permite a utilização simultânea e segura de um dado por mais de uma 
aplicação ou usuário independentemente da operação que esteja sendo 
realizada. Nesse caso, deve ser observado o processo de atualização. Para 
não gerar erros de processamento, é preciso atualizar simultaneamente o 
mesmo campo do mesmo registro. Os aplicativos são, por natureza, 
multiusuários.
4 - Restrições de segurança
Definem, para cada usuário, o nível de acesso (leitura, leitura e gravação ou 
sem acesso) ao arquivo e ao campo. Este recurso impede que pessoas não 
autorizadas utilizem ou atualizem um determinado arquivo ou campo.
5 - Padronização dos dados
Permite que os campos armazenados na base de dados sejam padronizados 
segundo um determinado formato (padronização de tabela, conteúdo de 
campo), seguindo critérios padrões preestabelecidos pela organização. Para o 
campo "Sexo", por exemplo, somente será permitido armazenamento dos 
conteúdos "M" ou "F".
6 - Independência dos dados
A independência dos dados dita que recuperação das informações pelos 
programas de aplicação deve ser totalmente independente da maneira como 
os dados estão fisicamente armazenados. Este conhecimento do formato de 
armazenamento do campo é totalmente transparente para o usuário.
7 - Manutenção da integridade
Consiste em impedir que um determinado código ou chave em uma tabela não 
tenha correspondência em outra. Exemplo: Um código de uma determinada 
disciplina na tabela “Histórico Escolar” sem a sua descrição na tabela 
“Disciplina”.
Arquitetura Três Esquemas
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Para facilitar o desenvolvimento de sistemas e realçar as vantagens da 
utilização de Sistemas de Banco de Dados, foi criada a Arquitetura Três 
Esquemas, cuja principal meta é separar as aplicações do usuário do banco de 
dados físico.
Elmasri e Navathe 2011 destacam as funções de cada um dos três esquemas:
Esquema Interno
Arquitetura – 3 esquemas
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Descreve a estrutura de armazenamento físico do banco de dados;
Utiliza um modelo de dados;
Lista detalhadamente os dados armazenados e os caminhos de acesso ao 
banco de dados.
Esquema Conceitual
Descreve a estrutura do banco de dados como um todo;
Apresenta uma descrição global do banco de dados, que não fornece 
detalhes do modo como os dados estão fisicamente armazenados.
Esquema Externo
Descreve as visões do banco de dados para um grupo de usuários;
Define, em cada visão, quais porções do banco de dados um grupo de 
usuários terá acesso.
Usuários de Banco de Dados
A implantação e a utilização de um SGBD envolvem uma gama de profissionais 
em diferentes níveis e especialidades dentro de uma organização. De acordo 
com as bibliografias pesquisadas, foi possível localizar os seguintes 
profissionais e suas atividades em um banco de dados:
Analista de sistema
Determina especificações dos usuários funcionais na organização;
Define parte do projeto lógico do sistema de acordo com a necessidade do 
seu negócio ou departamento.
Programadores de aplicação
Implementam as especificações avaliadas pelo analista de sistema 
produzindo programas escritos na linguagem hospedeira (por exemplo, 
Cobol, PL/1, Pascal, C;
Testam, depuram, documentam e mantêm estes programas.
Testam, depuram, documentam e mantêm estes programas.
Identifica os dados a serem armazenados no banco de dados;
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Escolhe estruturas apropriadas para representar e armazenar tais dados;
Obtém requisitos necessários dos futuros usuários do banco de dados para 
que o projeto de banco de dados possa ser capaz de dar suporte a todos 
os níveis e departamentos da organização.
Administrador de banco de dados
Supervisiona e gerencia o compartilhamento de todos usuários na 
utilização do banco de dados;
Autoriza o acesso ao banco de dados;
Coordenar e monitorar seu uso;
Coordena o projeto global de banco de dados;
Desenvolve e mantém dos esquemas e subesquemas;
Desenvolve e mantém os dicionários de dados;
Implementa o SGBD.
Projeto de banco de dados
Projetar um banco de dados pode ser definido como modelar uma realidade, é 
criarum modelo a partir da análise de uma parcela do mundo real denominada 
minimundo, ou por reconstrução de um modelo já existente.
Ao realizarmos a modelagem, devemos executar um conjunto de atividades 
sucessivas, que podem se subdividir em outras atividades mais simples, até 
atingimos o nível de atividades elementares.
Insumos
Os insumos servem de matéria-prima 
para a geração de produtos. 
Normalmente, os insumos de uma 
atividade são o produto da atividade 
anterior, ou seja, uma atividade A 
produz os insumos da atividade B 
que a sucede. A sucessão de 
atividades organizada de forma 
lógica e sequencial formam a 
metodologia.
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Técnica
Outro componente da modelagem é 
a técnica, que nada mais é do que a 
forma como os insumos são 
transformados em produtos no 
âmbito da atividade.
Ferramentas
Para aplicar a técnica, necessitamos 
de ferramentas, que são os 
instrumentos utilizados para 
transformar os insumos em produtos. 
No nosso caso específico, são 
denominadas Ferramentas de 
Modelagem.
Em resumo, poderíamos resumir os componentes de modelagem da seguinte 
forma:
Metodologia
Conjunto de atividades para produzir o modelo.
Técnica
Como cada atividade é executada.
Ferramenta
Instrumento utilizada para executar a atividade.
Veja uma representação gráfica da modelagem:
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Modelos
Temos aqui duas acepções para o termo modelo:
Ferramenta de modelagem Produto final da atividade de 
modelagem
Observe na figura anterior a seta 
amarela, pois ela representa as 
técnicas utilizadas na modelagem e o 
conjunto de suas ferramentas, que 
visam definir as estruturas de 
armazenamento de dados 
Como produto final que são 
representam graficamente, na 
maioria das vezes, o minimundo. 
Repare na figura anterior o Modelo 1 
e o Modelo n. Repare também que, a 
partir do minimundo (insumo), foi 
gerado Modelo 1 (produto) e que, a 
Modelagem de dados
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necessárias para o atendimento das 
necessidades dos sistemas.
partir de Modelo 1 (insumo), foi 
realizada uma nova atividade de 
modelagem e gerado o Modelo n 
(produto).
Na busca pela compreensão do 
mundo que o cerca, o homem produz 
modelos do mundo real, visando a 
sua formalização.
Ao construirmos um DER ou ao 
escrevermos um texto descritivo de 
uma realidade, estamos formalizando 
no papel a situação que examinamos 
e da qual, ao abstrairmos detalhes 
irrelevantes, criamos conceitos que 
irão estabelecer modelos que 
servirão sucessivamente de insumos 
para a criação de modelos cada vez 
mais complexos.
Podemos, dessa forma, compreender 
o conjunto de modelos que criamos a 
partir de parcelas do mundo real ou a 
partir de outros modelos, que 
compõem o conhecimento humano.
A transformação da realidade 
observada em algo que possa ser 
processado em um computador é um 
grande desafio.
Para fazer essa transformação, 
temos o projeto de banco de dados, 
que é a metodologia utilizada para 
criar o esquema de um ou mais 
bancos de dados que irão armazenar 
os valores (instância) necessários ao 
Mundo real
Aula 01 - Sistemas de banco de dados 19
funcionamento dos sistemas de uma 
organização.
Objetivo do projeto de banco de dados
A atividade de projetar um banco de dados é complexa devido aos seguintes 
fatores:
Nebulosidade existente no minimundo;
Dificuldade de entendimento das características dos objetos do 
minimundo;
Necessidade de utilização eficiente das ferramentas de modelagem;
Necessidade de atendimento de todos os requisitos de informação;
Dificuldade inerentes ao gerenciamento de projetos de TI.
Visando minimizar a complexidade, é possível utilizar a 
estratégia de particionamento, ou seja, dividir o projeto de 
Banco de Dados em fases sucessivas.
Para isso, pode ser necessário responder às seguintes perguntas:
Como elas se relacionam?
Quais são as partes (atividades do processo)?
Atividade de modelagem
Aula 01 - Sistemas de banco de dados 20
Quais são seus produtos?
Criação de um modelo abstrato do 
minimundo
Este modelo deve ser elaborado 
independentemente de qualquer 
tecnologia da Informação. Ela visa 
formalizar a realidade a ser modelada 
de graficamente e com o maior rigor 
matemático possível.
Criação de um modelo processável
A partir do modelo abstrato, criamos um modelo que possa ser implementado 
em um meio computacional.
Como a criação do modelo processável ainda é inerentemente complexa, 
vamos subdividi-la em duas fases:
Criação de um modelo implementável
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A partir do modelo abstrato, criamos um modelo que pode ser implementado 
em uma classe de tecnologia da informação de banco de dados (orientado a 
objetos, banco relacional, banco objeto relacional, noSQL.
Criação de um modelo processável
A partir do modelo implementável, criamos um modelo que possa ser colocado 
em produção em uma implementação da tecnologia de banco de dados 
específica SGBD, PostgreSQL, rodando em Windows Server constituindo um 
Servidor de Banco de Dados para até 64 usuários acessando o Banco de 
Dados de forma não simultânea.
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Fases e ferramentas do projeto de banco de dados
As três etapas descritas anteriormente dão origem à metodologia do projeto de 
banco de dados, que se divide em:
 Projeto conceitual de banco de dados - Quando o DER é utilizado, 
construímos um modelo da realidade dissociado de qualquer Tecnologia da 
Informação.
 Projeto lógico de banco de dados - Quando um modelo de dados 
Relacional, Orientado a Objetos, Documentos etc.) é utilizado, criamos um 
esquema de armazenamento para os dados.
 Projeto físico de banco de dados - Quando uma linguagem de acesso a um
determinado SGBD é utilizada, escrevemos os comandos que irão criar o 
banco e as estruturas de armazenamento.
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Na figura seguinte, são expostas as fases do projeto de banco de dados e as 
ferramentas a serem utilizadas em cada uma delas:
Ferramentas CASE
A Engenharia de Software Auxiliada por Computador, do inglês CASE 
Computer-Aided Software Engineering), visa dar suporte ao desenvolvedor, 
fornecendo serviços de apoio, contribuindo para o aumento da produtividade e 
para a melhoria da qualidade do sistema criado.
Existe no mercado grande quantidade de ferramentas que fornecem diferentes 
serviços. A grande maioria possui em comum a possibilidade de fazer a 
modelagem de forma visual, gerando os modelos de forma gráfica.
As ferramentas CASE utilizadas em modelagem de dados permitem realizar a 
diagramação do modelo conceitual, gerar o modelo lógico e, normalmente, 
gerar o script SQL para a criação do banco de dados no SGBD.
Ferramentas profissionais permitem ainda fazer a engenharia reversa do 
banco, ou seja, acessar o banco no SGBD e criar o modelo lógico e o modelo 
conceitual a partir do banco criado fisicamente.
Fases do projeto de banco de dados
Aula 01 - Sistemas de banco de dados 24
Atividades
1. Dentro da estrutura de um sistema de banco de dados, onde a 
autoinformação é materializada?
Gabarito comentado
No catálogo do sistema. A autoinformação é a característica do banco de 
dados que diz que um banco deve guardar os dados e a descrição desses 
dados, ou seja, a estrutura de armazenamento dos dados. O catálogo de 
um SGBD serve exatamente para isso, armazenar os metadados, ou seja, 
os dados que descrevem o banco de dados.
2. Quem é o usuário de banco de dados que gerencia o SGBD? Explique sua 
função.
Gabarito comentado
Administrador de Banco de Dados DBA. Ele é o responsável por instalar o 
SGBD, criar os usuários do banco de dados, fazer a manutenção do 
sistema, o backup e restore bem como participar do projeto do banco de 
dados.
3. Os desenvolvedores de aplicações que usam o banco de dados atuam em 
que esquema?
Gabarito comentado
Esquema conceitual, que descreve o banco de dados como um todo, 
informando as tabelas existentes, as colunase as chaves que são as 
informações que um desenvolvedor necessita para criar suas aplicações.
Referências
DATE, C. J. Introdução a sistemas de banco de dados. 7. ed. Rio de Janeiro: 
Campus, 2000.
ELMASRI, R.; NAVATHE, S. B. Sistemas de banco de dados. 6. ed. São Paulo: 
Pearson Addison Wesley, 2011.
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SILBERSCHATZ, A.; KORTH, H. F.; SUDARSHAN, S. Sistemas de banco de 
dados. 5. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2006.
Explore mais
Leia os textos:
A história dos bancos de dados;
O que são metadados.
Assista ao vídeo:
História do SQL Server.
https://www.devmedia.com.br/a-historia-dos-banco-de-dados/1678
https://www.metadados.pt/oquesaometadados%C2%A0
https://www.youtube.com/watch?v=7qKToaOZBd8