Measuring the energy consumption of software components is a major building block for generating models that allow for energy-aware scheduling, accounting and budgeting. Current measurement techniques focus on coarse-grained measurements of application or system events. However, fine grain adjustments in particular in the operating-system kernel and in application-level servers require power profiles at the level of a single software function. Until recently, this appeared to be impossible due to the lacking fine grain resolution and high costs of measurement equipment. In this paper we report on our experience in using the Running Average Power Limit (RAPL) energy sensors available in recent Intel CPUs for measuring energy consumption of short code paths. We investigate the granularity at which RAPL measurements can be performed and discuss practical obstacles that occur when performing these measurements on complex modern CPUs. Furthermore, we demonstrate how to use the RAPL infrastructure to characterize the energy costs for decoding video slices.

Modern database systems have to process huge amounts of data and should provide results with low latency at the same time. To achieve this, data is nowadays typically hold completely in main memory, to benefit of its high bandwidth and low access latency that could never be reached with disks. Current in-memory databases are usually columnstores that exchange columns or vectors between operators and suffer from a high tuple reconstruction overhead. In this paper, we present the indexed table-at-a-time processing model that makes indexes the first-class citizen of the database system. The processing model comprises the concepts of intermediate indexed tables and cooperative operators, which make indexes the common data exchange format between plan operators. To keep the intermediate index materialization costs low, we employ optimized prefix trees that offer a balanced read/write performance. The indexed tableat-a-time processing model allows the efficient construction of composed operators like the multi-way-select-join-group. Such operators speed up the processing of complex OLAP queries so that our approach outperforms state-of-the-art in-memory databases.

Electronic systems of the future require a very high bandwidth communications infrastructure within the system. This way the massive amount of compute power which will be available can be inter-connected to realize future powerful advanced electronic systems. Today, electronic inter-connects between 3D chip-stacks, as well as intra-connects within 3D chip-stacks are approaching data rates of 100 Gbit/s soon. Hence, the question to be answered is how to efficiently design the communications infrastructure which will be within electronic systems. Within this paper approaches and results for building this infrastructure for future electronics are addressed.

VORWORT: Ikonisch verdichtet sich auf dem Umschlag dieser Broschüre das Selbstbild Dresdens. Von der Brühlschen Terrasse, „Balkon Europas“ genannt, geht der Blick auf die Kunstakademie, mit der gläsernen Kuppel des Kunstvereins, die mit einer eigenartigen Figur an ihrer Spitze besetzt ist, die sich beim näheren Hinsehen als Chimäre aus Nike und Fama zu erkennen gibt. Auf dem Sockel in der Bildmitte steht Gottfried Semper, der jene Oper baute, die heute medial auch als „das schönste Brauhaus Deutschlands“ bekannt ist. Und am hinteren Bildrand werden das neu errichtete Coselpalais, benannt nach der berühmten Mätresse August des Starken, und die wiedererrichtete Frauenkirche sichtbar. Sie ist das Stein gewordene Symbol für die Rekonstruktion des „alten“ Dresden und zugleich Objekt eines neu-alten Bürgerstolzes. Betrachtet man dieses Bild, mag es verständlich erscheinen, dass manche sagen, Dresden sei gar keine Stadt, sondern ein Mythos. Indes, so wäre zu entgegnen, macht der Mythos erst die Stadt. „Elbflorenz“ – das ist die Erzählung von barocker Schönheit, Liebe zur Kunst und Prunk der alten Residenz. Es ist ein Erinnerungsmythos, zugleich aber auch ein Mythos der Wiederbegründung. Zwischen beide schiebt sich der Mythos des Opfers: die Zerstörung Dresdens am 13. und 14. Februar 1945. In den Konflikten um die Kirchen- und die Stadtrekonstruktion, um die Restituierung von räumlicher Mitte und urbaner Identität, hat sich eine die Bürgerschaft mobilisierende Energie zu erkennen gegeben. Sie hat es vermocht, dass mehr als drei Viertel der Kosten für den Wiederaufbau der Kirche von privaten Geldgebern gespendet wurde. Zugleich hat diese gemeinsinnige Kraft aber auch bei der Bebauung der die Frauenkirche umgebenden Brachen zu einer Emphase historistischer Rekonstruktionstreue auf dem Neumarkt geführt. In der Erzählung von Zerstörung und Wiederauferstehung verschränken sich mithin mythische Eigentranszendierung der Stadt und aktuelle Gemeinsinnsbehauptungen in einer höchst spannungsvollen Weise. Dresden illustriert die Fragestellung des Sonderforschungsbereichs, der in dieser Stadt auch seinen Sitz hat. Der Sonderforschungsbereich 804 „Transzendenz und Gemeinsinn“ wurde im Mai 2009 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft bewilligt und besteht seit dem 1. Juli 2009 an der Technischen Universität Dresden. Er umfasst 20 Teilprojekte aus drei Fakultäten und neun Instituten der TU Dresden sowie von Partnern der italienischen Universitäten Turin und Matera und der Universität Zürich, Schweiz. Zudem besitzt der SFB 804 ein Integriertes Graduiertenkolleg zur Ausbildung von Doktoranden und internationalen Stipendiaten. Das Forschungsprogramm sieht vor, jenseits herkömmlicher Epocheneinteilungen Ordnungsformationen wie Stadt, Republik, Demokratie, Nation, bürgerliche Gesellschaft, Adel und Hof, religiöse und nicht-religiöse Gemeinschaften miteinander zu vergleichen. Stets geht es um die Analyse des spannungsvollen Zusammenspiels von Transzendenzformen und Gemeinsinnsvorstellungen bei Entstehung, Stabilisierung und Scheitern von vormodernen und modernen sozialen und politischen Ordnungen. Mit dieser interdisziplinär und international vernetzten Fragestellung setzt der SFB 804 die erfolgreiche Grundlagenforschung der Dresdner Geistes-, Sozial- und Kulturwissenschaften fort, die in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre mit dem Sonderforschungsbereich 537 „Institutionalität und Geschichtlichkeit“ und einem Internationalen Graduiertenkolleg begonnen hat. Die folgenden Seiten beabsichtigen, den gemeinsamen Forschungsansatz und die Ziele der einzelnen Projekte des SFB 804 der wissenschaftlichen und interessierten Öffentlichkeit vorzustellen. Sie möchten auch zu Anregung und Auseinandersetzung einladen.

Network Coding is a new possibility to transmit data through a network. By combining different packets instead of simply forwarding, network coding offers the opportunity to reach the Min-Cut/Max-Flow capacity in multicast data transmissions. However, the basic schemes are vulnerable to so-called pollution attacks, where an attacker can jam large parts of the transmission by infiltrating only one bogus message. In the literature we found several approaches which aim at handling this kind of attack with different amounts of overhead. Though, the cost for a specific secure network coding scheme highly depends on the underlying network. The goal of this paper is on the one hand to describe which network parameters influence the efficiency of a certain scheme and on the other hand to provide concrete suggestions for selecting the most efficient secure network coding scheme considering a given network. We will illustrate that there does not exist “the best” secure network scheme concerning efficiency, but all selected schemes are more or less suited under certain network topologies.

Probabilistic-Write/Copy-Select (PWCS) is a novel synchronization scheme suggested by Nicholas Mc Guire which avoids expensive atomic operations for synchronizing access to shared objects. Instead, PWCS makes inconsistencies detectable and recoverable. It builds on the assumption that, for typical workloads, the probability for data races is very small. Mc Guire describes PWCS for multiple readers but only one writer of a shared data structure. In this paper, we report on the formal analysis of the PWCS protocol using a continuous-time Markov chain model and probabilistic model checking techniques. Besides the original PWCS protocol, we also considered a variant with multiple writers. The results were obtained by the model checker PRISM and served to identify scenarios in which the use of the PWCS protocol is justified by guarantees on the probability of data races. Moreover, the analysis showed several other quantitative properties of the PWCS protocol.

VORWORT: Ikonisch verdichtet sich auf dem Umschlag dieser Broschüre das Selbstbild Dresdens. Von der Brühlschen Terrasse, „Balkon Europas“ genannt, geht der Blick auf die Kunstakademie, mit der gläsernen Kuppel des Kunstvereins, die mit einer eigenartigen Figur an ihrer Spitze besetzt ist, die sich beim näheren Hinsehen als Chimäre aus Nike und Fama zu erkennen gibt. Auf dem Sockel in der Bildmitte steht Gottfried Semper, der jene Oper baute, die heute medial auch als „das schönste Brauhaus Deutschlands“ bekannt ist. Und am hinteren Bildrand werden das neu errichtete Coselpalais, benannt nach der berühmten Mätresse August des Starken, und die wiedererrichtete Frauenkirche sichtbar. Sie ist das Stein gewordene Symbol für die Rekonstruktion des „alten“ Dresden und zugleich Objekt eines neu-alten Bürgerstolzes. Betrachtet man dieses Bild, mag es verständlich erscheinen, dass manche sagen, Dresden sei gar keine Stadt, sondern ein Mythos. Indes, so wäre zu entgegnen, macht der Mythos erst die Stadt. „Elbflorenz“ – das ist die Erzählung von barocker Schönheit, Liebe zur Kunst und Prunk der alten Residenz. Es ist ein Erinnerungsmythos, zugleich aber auch ein Mythos der Wiederbegründung. Zwischen beide schiebt sich der Mythos des Opfers: die Zerstörung Dresdens am 13. und 14. Februar 1945. In den Konflikten um die Kirchen- und die Stadtrekonstruktion, um die Restituierung von räumlicher Mitte und urbaner Identität, hat sich eine die Bürgerschaft mobilisierende Energie zu erkennen gegeben. Sie hat es vermocht, dass mehr als drei Viertel der Kosten für den Wiederaufbau der Kirche von privaten Geldgebern gespendet wurde. Zugleich hat diese gemeinsinnige Kraft aber auch bei der Bebauung der die Frauenkirche umgebenden Brachen zu einer Emphase historistischer Rekonstruktionstreue auf dem Neumarkt geführt. In der Erzählung von Zerstörung und Wiederauferstehung verschränken sich mithin mythische Eigentranszendierung der Stadt und aktuelle Gemeinsinnsbehauptungen in einer höchst spannungsvollen Weise. Dresden illustriert die Fragestellung des Sonderforschungsbereichs, der in dieser Stadt auch seinen Sitz hat. Der Sonderforschungsbereich 804 „Transzendenz und Gemeinsinn“ wurde im Mai 2009 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft bewilligt und besteht seit dem 1. Juli 2009 an der Technischen Universität Dresden. Er umfasst 20 Teilprojekte aus drei Fakultäten und neun Instituten der TU Dresden sowie von Partnern der italienischen Universitäten Turin und Matera und der Universität Zürich, Schweiz. Zudem besitzt der SFB 804 ein Integriertes Graduiertenkolleg zur Ausbildung von Doktoranden und internationalen Stipendiaten. Das Forschungsprogramm sieht vor, jenseits herkömmlicher Epocheneinteilungen Ordnungsformationen wie Stadt, Republik, Demokratie, Nation, bürgerliche Gesellschaft, Adel und Hof, religiöse und nicht-religiöse Gemeinschaften miteinander zu vergleichen. Stets geht es um die Analyse des spannungsvollen Zusammenspiels von Transzendenzformen und Gemeinsinnsvorstellungen bei Entstehung, Stabilisierung und Scheitern von vormodernen und modernen sozialen und politischen Ordnungen. Mit dieser interdisziplinär und international vernetzten Fragestellung setzt der SFB 804 die erfolgreiche Grundlagenforschung der Dresdner Geistes-, Sozial- und Kulturwissenschaften fort, die in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre mit dem Sonderforschungsbereich 537 „Institutionalität und Geschichtlichkeit“ und einem Internationalen Graduiertenkolleg begonnen hat. Die folgenden Seiten beabsichtigen, den gemeinsamen Forschungsansatz und die Ziele der einzelnen Projekte des SFB 804 der wissenschaftlichen und interessierten Öffentlichkeit vorzustellen. Sie möchten auch zu Anregung und Auseinandersetzung einladen.:6 Hans Vorländer: Einleitung 16 Maria Häusl: Trennung und Öffnung. Alttestamentarische Diskurse um die Konstituierung des nachexilischen Israel 22 Matthias Klinghardt: Mahl und Kanon. Gemeinschaftsbildung im frühen Christentum 28 Martin Jehne: Die Investition eigener Ressourcen in die Gemeinschaft von der mittleren Republik bis in die hohe Kaiserzeit 34 Fritz-Heiner Mutschler: Tradition, Vernunft, Gott. Zur wechselnden Fundierung gemeinsinnigen Handelns vom Ausgang der Republik bis in die Umbruchphase des 3. Jahrhunderts 40 Cristina Andenna/Gert Melville: Dynastie, Idoneität und Transzendenz. Vergleichende Untersuchungen zum hohen und späten Mittelalter 46 Bruno Klein: Die Kirche als Baustelle. Großstädtische Sakralbauten im Mittelalter 52 Jürgen Müller: Das subversive Bild. Religiöse und profane Deutungsmuster in der Kunst der Frühen Neuzeit 58 Gerd Schwerhoff: Gottlosigkeit und Eigensinn. Religiöse Devianz in der Frühen Neuzeit 64 Winfried Müller: Gemeinsinnsdiskurse und religiöse Prägung zwischen Spätaufklärung und Vormärz (ca. 1770 - ca. 1848) 70 Hans Vorländer: Demokratische Ordnung zwischen Transzendenz und Gemeinsinn 76 Werner J. Patzelt: Transzendenz und Gemeinsinn als Ressourcen politischer Ordnungskonstruktion 82 Karl-Siegbert Rehberg: Kunstsakralisierung und Gemeinsinn 88 Hans-Georg Lippert: Das Planbare und das Unverfügbare. Modelle von Transzendenz und Gemeinsinn in Architektur und Städtebau im 20. Jahrhundert 94 Thomas Hänseroth: Das Fortschrittsversprechen von Technik und die Altruismusbehauptung der Ingenieure in der technokratischen Hochmoderne (ca. 1880 - 1970) 100 Christian Schwarke: Konstruktionen von Transzendenz und Gemeinsinn in Technik und Theologie 106 Karl Lenz: Transzendenz und Gemeinsinn in privaten Lebensformen 112 Thomas Rentsch: Transzendenz und Gemeinsinn in Geschichte und Gegenwart der Philosophie 118 Pier Paolo Portinaro: Die Sakralisierung der Kulturnation im italienischen Risorgimento 124 Georg Kohler: Die Kontingenz des Unverfügbaren - Die „Willensnation Schweiz“ 130 Marina Münkler: Das Ethos der Freundschaft 136 Gerd Schwerhoff: Integriertes Graduiertenkolleg 138 Kontakt und Impressum

Modern database systems have to process huge amounts of data and should provide results with low latency at the same time. To achieve this, data is nowadays typically hold completely in main memory, to benefit of its high bandwidth and low access latency that could never be reached with disks. Current in-memory databases are usually columnstores that exchange columns or vectors between operators and suffer from a high tuple reconstruction overhead. In this paper, we present the indexed table-at-a-time processing model that makes indexes the first-class citizen of the database system. The processing model comprises the concepts of intermediate indexed tables and cooperative operators, which make indexes the common data exchange format between plan operators. To keep the intermediate index materialization costs low, we employ optimized prefix trees that offer a balanced read/write performance. The indexed tableat-a-time processing model allows the efficient construction of composed operators like the multi-way-select-join-group. Such operators speed up the processing of complex OLAP queries so that our approach outperforms state-of-the-art in-memory databases.

Network Coding is a new possibility to transmit data through a network. By combining different packets instead of simply forwarding, network coding offers the opportunity to reach the Min-Cut/Max-Flow capacity in multicast data transmissions. However, the basic schemes are vulnerable to so-called pollution attacks, where an attacker can jam large parts of the transmission by infiltrating only one bogus message. In the literature we found several approaches which aim at handling this kind of attack with different amounts of overhead. Though, the cost for a specific secure network coding scheme highly depends on the underlying network. The goal of this paper is on the one hand to describe which network parameters influence the efficiency of a certain scheme and on the other hand to provide concrete suggestions for selecting the most efficient secure network coding scheme considering a given network. We will illustrate that there does not exist “the best” secure network scheme concerning efficiency, but all selected schemes are more or less suited under certain network topologies.

Probabilistic-Write/Copy-Select (PWCS) is a novel synchronization scheme suggested by Nicholas Mc Guire which avoids expensive atomic operations for synchronizing access to shared objects. Instead, PWCS makes inconsistencies detectable and recoverable. It builds on the assumption that, for typical workloads, the probability for data races is very small. Mc Guire describes PWCS for multiple readers but only one writer of a shared data structure. In this paper, we report on the formal analysis of the PWCS protocol using a continuous-time Markov chain model and probabilistic model checking techniques. Besides the original PWCS protocol, we also considered a variant with multiple writers. The results were obtained by the model checker PRISM and served to identify scenarios in which the use of the PWCS protocol is justified by guarantees on the probability of data races. Moreover, the analysis showed several other quantitative properties of the PWCS protocol.