The Trismegistos database has recently created a geographical index for all Latin inscriptions. For the moment we have 67.884 geographical references attested in Latin documentary texts, but this rough starting material still has to be refined. This paper describes how we undertook this task, which problems we encountered while doing so, and the choices we made for the presentation of the material.

DAMOS is an online annotated database (MySql) of all published texts of Mycenaean, the earliest attested Greek dialect. The texts are annotated for epigraphical and linguistic features (morphology, syntax, semantics) and provided with a rich set of metadata, which also include chronological and geographical data. Genre (administrative accounts) and physical features (brevity and often fragmentary state) of the Mycenaean texts, and especially their script (Linear B), not well suited for rendering the Greek language, pose challenges to the interpretation of the texts, which often result in multiple possible values of the data at all levels – epigraphical, linguistic, metadata. These may often be organized in competing sets of values, which form coherent different overarching hypotheses on e.g. the grammar of the language or the dating of an archive. These competing values need, thus, to be stored and meaningfully organized in the database. The presentation focuses on how chronological and geographical data (both about the texts and contained in the texts) and their often multiple possible values are dealt with in the arrangement of the database structure of DAMOS.

In der vorliegenden Arbeit wurde das Datenbanksystem CARE – Cancer Recording zur Tumordokumentation in der Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie - entwickelt. Die Datenbank ermöglicht die Eingabe von prätherapeutischen und therapeutischen Daten, der Pathologie, Nachsorge und Abschlussdaten von Tumorpatienten, die an malignen Kopf-Hals-Tumoren erkrankt sind. Somit kann eine Verwaltung und Auswertung dieser Daten vorgenommen werden, um daraus Schlüsse für die klinische Forschung, die Qualitätssicherung sowie für krebsepidemiologische Forschungsaufgaben zu ziehen. Das Programm basiert auf dem relationalen Datenbankprogramm Microsoft Access und berücksichtigt auch den Aufbau der ADT-Bögen (Version III) mit dessen geforderten Angaben. Die gespeicherten Datenmengen sind somit auch kompatibel mit überregionalen Krebsregistern wie z.B. dem DÖSAK. Es wurde auf höchstmöglichen Bedienkomfort, größtmöglichen Ausschluss von Fehleingaben, einfachen Export von Daten in andere Programme und sofortige Auswertung und Abrufbarkeit von ausgewählten Statistiken geachtet. / This dissertation presents the data base system CARE – Cancer Recording for tumour documentation in maxillofacial surgery. The data base allows to enter pre-therapeutic and therapeutic data, as well as data of pathology, aftercare and conclusion of tumour patients who are diseased with maligned tumours of the maxillofacial region. Thus, these data can be managed and analysed with the purpose of drawing conclusions for clinical research, quality control and tumour-epidemiological research. The program is based on the relational data base program Microsoft Access and takes into account the composition of the ADT-sheets (version III) and the information they require. The recorded amounts of data are therefore compatible with supra-regional tumour indices, e.g. the DÖSAK. Important points were to assure the highest possible ease of use, the greatest possible exclusion of erroneous entering of data, the easy export of data into other programs, instant analysis and the possibility to recall data from selected statistics.

The phylum Tardigrada consists of about 1000 described species to date. The animals live in habitats within marine, freshwater and terrestrial ecosystems allover the world. Tardigrades are polyextremophiles. They are capable to resist extreme temperature, pressure or radiation. In the event of desiccation, tardigrades enter a so-called tun stage. The reason for their great tolerance capabilities against extreme environmental conditions is not discovered yet. Our Funcrypta project aims at finding answers to the question what mechanisms underlie these adaption capabilities particularly with regard to the species Milnesium tardigradum. The first part of this thesis describes the establishment of expressed sequence tags (ESTs) libraries for different stages of M. tardigradum. From proteomics data we bioinformatically identified 144 proteins with a known function and additionally 36 proteins which seemed to be specific for M. tardigradum. The generation of a comprehensive web-based database allows us to merge the proteome and transcriptome data. Therefore we created an annotation pipeline for the functional annotation of the protein and nucleotide sequences. Additionally, we clustered the obtained proteome dataset and identified some tardigrade-specific proteins (TSPs) which did not show homology to known proteins. Moreover, we examined the heat shock proteins of M. tardigradum and their different expression levels depending on the actual state of the animals. In further bioinformatical analyses of the whole data set, we discovered promising proteins and pathways which are described to be correlated with the stress tolerance, e.g. late embryogenesis abundant (LEA) proteins. Besides, we compared the tardigrades with nematodes, rotifers, yeast and man to identify shared and tardigrade specific stress pathways. An analysis of the 50 and 30 untranslated regions (UTRs) demonstrates a strong usage of stabilising motifs like the 15-lipoxygenase differentiation control element (15-LOX-DICE) but also reveals a lack of other common UTR motifs normally used, e.g. AU rich elements. The second part of this thesis focuses on the relatedness between several cryptic species within the tardigrade genus Paramacrobiotus. Therefore for the first time, we used the sequence-structure information of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) as a phylogenetic marker in tardigrades. This allowed the description of three new species which were indistinguishable using morphological characters or common molecular markers like the 18S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) or the Cytochrome c oxidase subunit I (COI). In a large in silico simulation study we also succeeded to show the benefit for the phylogenetic tree reconstruction by adding structure information to the ITS2 sequence. Next to the genus Paramacrobiotus we used the ITS2 to corroborate a monophyletic DO-group (Sphaeropleales) within the Chlorophyceae. Additionally we redesigned another comprehensive database—the ITS2 database resulting in a doubled number of sequence-structure pairs of the ITS2. In conclusion, this thesis shows the first insights (6 first author publications and 4 coauthor publications) into the reasons for the enormous adaption capabilities of tardigrades and offers a solution to the debate on the phylogenetic relatedness within the tardigrade genus Paramacrobiotus. / Der Tierstamm Tardigrada besteht aus derzeitig etwa 1000 beschriebenen Arten. Die Tiere leben in Habitaten in marinen, limnischen und terrestrischen Ökosystemen auf der ganzen Welt. Tardigraden sind polyextremophil. Sie können extremer Temperatur, Druck oder Strahlung widerstehen. Beim Austrocknen bilden sie ein so genanntes Tönnchenstadium. Der Grund für die hohe Toleranz gegenüber extremen Umweltbedingungen ist bis jetzt nicht aufgeklärt worden. Unser Funcrypta Projekt versucht Antworten darauf zu finden, was die hinter dieser Anpassungsfähigkeit liegenden Mechanismen sind. Dabei steht die Art Milnesium tardigradum im Mittelpunkt. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Etablierung einer expressed sequence tags (ESTs) Bibliothek für verschiedene Stadien von M. tardigradum. Aus unseren Proteomansatz konnten wir bislang 144 Proteine bioinformatisch identifizieren, denen eine Funktion zugeordnet werden konnte. Darüber hinaus wurden 36 Proteine gefunden, welche spezifisch für M. tardigradum zu sein scheinen. Die Erstellung einer umfassenden internetbasierenden Datenbank erlaubt uns die Verknüpfung der Proteom und Transkriptomdaten. Dafür wurde eine Annotations-Pipeline erstellt um den Sequenzen Funktionen zuordnen zu können. Außerdem wurden die erhaltenen Proteindaten von uns geclustert. Dabei konnten wir einige Tardigraden-spezifische Proteine (tardigrade-specific protein, TSP) identifizieren die keinerlei Homologie zu bekannten Proteinen zeigen. Außerdem untersuchten wir die Hitze-Schock-Proteine von M. tardigradum und deren differenzielle Expression in Abhängigkeit vom Stadium der Tiere. In weiteren bioinformatischen Analysen konnten wir viel versprechende Proteine und Stoffwechselwege entdecken für die beschrieben ist, dass sie mit Stressreaktionen in Verbindung stehen, beispielsweise late embryogenesis abundant (LEA) Proteine. Des Weiteren verglichen wir Tardigraden mit Nematoden, Rotatorien, Hefe und dem Menschen, um gemeinsame und Tardigraden-spezifische Stoffwechselwege identifizieren zu können. Analysen der 50 und 30 untranslatierten Bereiche zeigen eine verstärkte Nutzung von stabilisierenden Motiven, wie dem 15-lipoxygenase differentiation control element (LEA). Im Gegensatz dazu werden häufig benutzte Motive, wie beispielsweise AU-reiche Bereiche, gar nicht gefunden. Der zweite Teil der Doktorarbeit beschäftigt sich mit den Verwandtschaftsverhältnissen einiger kryptischer Arten in der Tardigradengattung Paramacrobiotus. Hierfür haben wir, zum ersten Mal in Tardigraden, die Sequenz-Struktur-Informationen der internal transcribed spacer 2 Region als phylogenetischen Marker verwendet. Dies erlaubte uns die Beschreibung von drei neuen Arten, welche mit klassischen morphologischen Merkmalen oder anderen molekularen Markern wie 18S ribosomaler RNA oder Cytochrome c oxidase subunit I (COI) nicht unterschieden werden konnten. In einer umfangreichen in silico Simulationsstudie zeigten wir den Vorteil der bei der Rekonstruktion phylogenetischer Bäume unter der Hinzunahme der Strukturinformationen zur Sequenz der ITS2 entsteht. ITS2 Sequenz-Struktur-Informationen wurden außerdem auch dazu benutzt, eine monophyletische DO-Gruppe (Sphaeropleales) in den Chlorophyceae zu bestätigen. Zusätzlich haben wir eine umfassende Datenbank, die ITS2-Datenbank, überarbeitet. Dadurch konnten die Sequenz-Struktur-Informationen verdoppelt werden, die in dieser Datenbank verfügbar sind. Die vorliegende Doktorarbeit zeigt erste Einblicke (6 Erstautor- und 4 Koautor-Publikationen) in die Ursachen für die hervorragende Anpassungsfähigkeit der Tardigraden und beschreibt die erfolgreiche Aufklärung der Verwandtschaftsverhältnisse in der Tardigradengattung Paramacrobiotus.

Über die letzten Jahrzehnte haben sich Datenbanken von festplatten-basierten zu hauptspeicher-basierten Datenbanksystemen entwickelt. Um diese Herausforderungen anzugehen und das volle Potenzial moderner Prozessoren zu erschließen, stellt diese Dissertation vier Ansätze vor um den Einfluss der „Memory Wall“ zu reduzieren. Der erste Ansatz zeigt auf, wie spezielle Prozessorinstruktionen (sogenannte SIMD Instruktionen) die Ausnutzung von Caches erhöhen und gleichzeitig die Anzahl der Instruktionen verringern. In dieser Arbeit werden dazu vorhandene Baumstrukturen so angepasst, dass diese SIMD Instruktionen verwendet werden können und somit die benötigte Hauptspeicherbandbreite verringert wird. Der zweite Ansatz dieser Arbeit führt ein Model ein, welches es ermöglicht die Anfrageausführung in verschiedenen Datenbanksystemen zu vereinheitlichen und dadurch vergleichbar zu machen. Durch diese Vereinheitlichung wird es möglich, die Hardwareausnutzung durch Hinzunahme von Wissen über die auszuführende Hardware zu optimieren. Der dritte Ansatz analysiert verschiedene Datenbankoperatoren bezüglich ihres Verhaltens auf verschiedenen Hardwareumgebungen. Diese Analyse ermöglicht es, Datenbankoperatoren besser zu verstehen und Kostenmodelle für ihr Verhalten zu entwickeln. Der vierte Ansatz dieser Arbeit baut auf der Analyse der Operatoren auf und führt einen progressiven Optimierungsalgorithmus ein, der die Ausführung von Anfragen zur Laufzeit auf die jeweiligen Bedingungen wie z.B. Daten- oder Hardwareeigenschaften anpasst. Dazu werden zur Laufzeit prozessorinterne Zähler verwendet, die das Verhalten des Operators auf der jeweiligen Hardware widerspiegeln. / Over the last decades, database systems have been migrated from disk to memory architectures such as RAM, Flash, or NVRAM. Research has shown that this migration fundamentally shifts the performance bottleneck upwards in the memory hierarchy. Whereas disk-based database systems were largely dominated by disk bandwidth and latency, in-memory database systems mainly depend on the efficiency of faster memory components, e.g., RAM, caches, and registers. To encounter these challenges and enable the full potential of the available processing power of modern CPUs for database systems, this thesis proposes four approaches to reduce the impact of the Memory Wall. First, SIMD instructions increase the cache line utilization and decrease the number of executed instructions if they operate on an appropriate data layout. Thus, we adapt tree structures for processing with SIMD instructions to reduce demands on the memory bus and processing units are decreased. Second, by modeling and executing queries following a unified model, we are able to achieve high resource utilization. Therefore, we propose a unified model that enables us to utilize knowledge about the query plan and the underlying hardware to optimize query execution. Third, we need a fundamental knowledge about the individual database operators and their behavior and requirements to optimally distribute the resources among available computing units. We conduct an in-depth analysis of different workloads using performance counters create these insights. Fourth, we propose a non-invasive progressive optimization approach based on in-depth knowledge of individual operators that is able to optimize query execution during run-time. In sum, using additional run-time statistics gathered by performance counters, a unified model, and SIMD instructions, this thesis improves query execution on modern CPUs.

In order to function properly, organisms have a complex control mechanism, in which a given gene is expressed at a particular time and place. One way to achieve this control is to regulate the initiation of transcription. This step requires the assembly of several components, i.e., a basal/general machinery common to all expressed genes, and a specific/regulatory machinery, which differs among genes and is the responsible for proper gene expression in response to environmental or developmental signals. This specific machinery is composed of transcription factors (TFs), which can be grouped into evolutionarily related gene families that possess characteristic protein domains. In this work we have exploited the presence of protein domains to create rules that serve for the identification and classification of TFs. We have modelled such rules as a bipartite graph, where families and protein domains are represented as nodes. Connections between nodes represent that a protein domain should (required rule) or should not (forbidden rule) be present in a protein to be assigned into a TF family. Following this approach we have identified putative complete sets of TFs in plant species, whose genome is completely sequenced: Cyanidioschyzon merolae (red algae), Chlamydomonas reinhardtii (green alga), Ostreococcus tauri (green alga), Physcomitrella patens (moss), Arabidopsis thaliana (thale cress), Populus trichocarpa (black cottonwood) and Oryza sativa (rice). The identification of the complete sets of TFs in the above-mentioned species, as well as additional information and reference literature are available at http://plntfdb.bio.uni-potsdam.de/. The availability of such sets allowed us performing detailed evolutionary studies at different levels, from a single family to all TF families in different organisms in a comparative genomics context. Notably, we uncovered preferential expansions in different lineages, paving the way to discover the specific biological roles of these proteins under different conditions. For the basic leucine zipper (bZIP) family of TFs we were able to infer that in the most recent common ancestor (MRCA) of all green plants there were at least four bZIP genes functionally involved in oxidative stress and unfolded protein responses that are bZIP-mediated processes in all eukaryotes, but also in light-dependent regulations. The four founder genes amplified and diverged significantly, generating traits that benefited the colonization of new environments. Currently, following the approach described above, up to 57 TF and 11 TR families can be identified, which are among the most numerous transcription regulatory families in plants. Three families of putative TFs predate the split between rhodophyta (red algae) and chlorophyta (green algae), i.e., G2-like, PLATZ, and RWPRK, and may have been of particular importance for the evolution of eukaryotic photosynthetic organisms. Nine additional families, i.e., ABI3/VP1, AP2-EREBP, ARR-B, C2C2-CO-like, C2C2-Dof, PBF-2-like/Whirly, Pseudo ARR-B, SBP, and WRKY, predate the split between green algae and streptophytes. The identification of putative complete list of TFs has also allowed the delineation of lineage-specific regulatory families. The families SBP, bHLH, SNF2, MADS, WRKY, HMG, AP2-EREBP and FHA significantly differ in size between algae and land plants. The SBP family of TFs is significantly larger in C. reinhardtii, compared to land plants, and appears to have been lost in the prasinophyte O. tauri. The families bHLH, SNF2, MADS, WRKY, HMG, AP2-EREBP and FHA preferentially expanded with the colonisation of land, and might have played an important role in this great moment in evolution. Later, after the split of bryophytes and tracheophytes, the families MADS, AP2-EREBP, NAC, AUX/IAA, PHD and HRT have significantly larger numbers in the lineage leading to seed plants. We identified 23 families that are restricted to land plants and that might have played an important role in the colonization of this new habitat. Based on the list of TFs in different species we have started to develop high-throughput experimental platforms (in rice and C. reinhardtii) to monitor gene expression changes of TF genes under different genetic, developmental or environmental conditions. In this work we present the monitoring of Arabidopsis thaliana TFs during the onset of senescence, a process that leads to cell and tissue disintegration in order to redistribute nutrients (e.g. nitrogen) from leaves to reproductive organs. We show that the expression of 185 TF genes changes when leaves develop from half to fully expanded leaves and finally enter partial senescence. 76% of these TFs are down-regulated during senescence, the remaining are up-regulated. The identification of TFs in plants in a comparative genomics setup has proven fruitful for the understanding of evolutionary processes and contributes to the elucidation of complex developmental programs. / Organismen weisen einen komplexen Steuerungsmechanismus auf, bei dem die Aktivität eines Gens räumlich und zeitlich reguliert wird. Eine Möglichkeit der Kontrolle der Genaktivität ist Regulation der Initiation der Transkription. Eine Voraussetzung für die Transkriptionsinitiation ist die Zusammenlagerung verschiedener Komponenten: eine allgemeine Maschinerie, die für alle exprimierten Gene gleich ist und eine spezifische Maschinerie, die sich von Gen zu Gen unterscheidet und die für die korrekte Genexpression in Abhängigkeit der Entwicklung und von Umweltsignalen verantwortlich ist. Diese spezifische Maschinerie besteht aus Transkriptionsfaktoren (TFs), welche in evolutionär verwandte Genefamilien eingeteilt werden können, die charakteristische Proteindomänen aufweisen. In dieser Arbeit habe ich die Proteindomänen genutzt, um Regeln aufzustellen, die die Identifizierung und Klassifizierung von TFs erlauben. Solche Regeln wurden als Graphen modelliert, in denen die Familien und Proteindomänen als Knoten repräsentiert wurden. Verbindungen zwischen den Knoten bedeuten, dass eine Proteindomäne in einem Protein entweder vorhanden sein sollte oder nicht vorhanden sein darf, damit das Protein einer TF-Familie zugeordnet wird. Mit Hilfe dieses Ansatzes wurden vermutlich vollständige Datensätze von TFs in Pflanzenspezies generiert, deren Genom komplett sequenziert wurde: C. merolae, C. reinhardtii, O. tauri, P. patens, A. thaliana, P. trichocarpa and O. sativa. Diese kompletten TF-Sätze sowie weitergehende Informationen und Literaturhinweise wurden unter der Internetadresse http://plntfdb.bio.uni-potsdam.de/ öffentlich zugänglich gemacht. Die Datensätze erlaubten es, detailliertere evolutionäre Studien mit unterschiedlichen Schwerpunkten durchzuführen. Diese reichten von der Analyse einzelner Familien bis hin zum genomweiten Vergleich aller TF-Familien in verschiedenen Organismen. Als Resultat besonders erwähnenswert ist, dass bevorzugt einige bestimmte TF-Familien in verschiedenen Spezies expandierten. Diese Studien ebnen den Weg, um die spezifische biologische Rolle dieser Proteine unter verschiedenen Bedingungen zu ergründen. Für die wichtige TF-Familie bZIP konnte gezeigt werden, dass der letzte gemeinsame Vorfahr aller Grünpflanzen mindestens vier bZIP Gene hatte, die funktionell in die Antwort auf oxidativen Stress eingebunden waren. Aus den vier Gründergene entstand durch Genverdopplung und –differenzierung eine große Familie, die Eigenschaften hervorbrachte, die die Besiedelung neuer Lebensräume ermöglichten. Mit Hilfe des oben beschriebenen Ansatzes können derzeit aus der Vielzahl der Transkriptionsregulatorfamilien in Pflanzen bis zu 57 TF und 11 TR Familien identifiziert werden. Drei Familien mutmaßlicher TFs markieren die Trennung zwischen Rhodophyta (Rotalgen) und Chlorophyta (Grünalgen): G2-like, PLATZ und RWPRK. Diese könnten eine besondere Rolle bei der Evolution eukaryotischer photosynthetisch aktiver Organismen gespielt haben. Neun zusätzliche Familien (ABI3/VP1, AP2-EREBP, ARR-B, C2C2-CO-like, C2C2-Dof, PBF-2-like/Whirly, Pseudo ARR-B, SBP und WRKY) kennzeichnen die Trennung zwischen Grünalgen und Streptophyten. Die Identifizierung putativer kompletter Listen an TFs erlaubte auch die Identifizierung abtammungsspezifischer regulatorischer Familien. Die Familien SBP, bHLH, SNF2, MADS, WRKY, HMG, AP2-EREBP und FHA unterscheiden sich signifikant in ihrer Größe zwischen Algen und Landpflanzen. Die SBP Familie ist in C. reinhardtii signifikant größer als in Landpflanzen. In der Parasinophyte O. tauri scheint diese Familie verloren gegangen zu sein. Die Familien bHLH, SNF2, MADS, WRKY, HMG, AP2-EREBP und FHA expandierten präferenziell mit der Kolonialisation an Land. Sie könnten eine wichte Rolle während dieses einschneidenden Ereignisses der Evolution gespielt haben. Später, nach der Trennung von Bryophyten und Tracheophyten sind die Familien MADS, AP2-EREBP, NAC, AUX/IAA, PHD und HRT stärker in den Linien, die zu Samenpflanzen führten, gewachsen. 23 TF-Familien wurden identifiziert, die es nur in Landpflanzen gibt. Sie könnten eine besondere Rolle bei der Besiedelung des neuen Lebensraum gespielt haben. Aufbauend auf die Transkriptionsfaktordatensätze, die in dieser Arbeit erstellt wurden, wurde mittlerweile damit begonnen, experimentelle Hochdurchsatz-Plattformen zu entwickeln (für Reis und für C. reinhardtii), um Änderungen in der Genaktivität der TF-Gene unter verschiedenen genetischen, Entwicklungs- oder Umweltbedingungen zu untersuchen. In dieser Arbeit wird die Analyse von TFs aus A. thaliana im Verlauf der Seneszenz vorgestellt. Seneszenz ist ein Prozess, der zur Zell- und Gewebeauflösung führt, um Nährstoffe aus den Blättern für den Transport in reproduktive Organe freizusetzen. Es wird gezeigt, dass sich die Expression von 187 TF Gene verändert, wenn sich die Blätter voll entfalten und schließlich teilweise in den Prozess der Seneszenz eintreten. 76% der TFs waren runterreguliert, die übrigen waren hochreguliert.

Der internationale Standard CityGML ist zu einer zentralen Schnittstelle für die geometrische wie semantische Beschreibung von 3D-Stadtmodellen geworden. Das Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik (IGG) der Technischen Universität Berlin leistet mit ihren Entwicklung der 3D City Database und der Importer/Exporter Software einen entscheidenden Beitrag die Komplexität von CityGML-Daten in einer Geodatenbank intuitiv und effizient nutzen zu können. Die Software des IGG ist Open Source, unterstützte mit Oracle Spatial (ab Version 10g) aber bisher nur ein proprietäres Datenbank Management System (DBMS). Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde eine Portierung auf die freie Datenbank-Software PostgreSQL/PostGIS vorgenommen und mit der Performanz der Oracle-Version verglichen. PostGIS gilt als eine der ausgereiftesten Geodatenbanken und wurde in diesem Jahr mit dem Release der Version 2.0 nochmals um zahlreiche Funktionen und Features (u.a. auch 3D-Unterstützung) erweitert. Die Ergebnisse des Vergleiches sowie die umfangreiche Gegenüberstellung aller verwendeten Konzepte (SQL, PL, Java) geben Aufschluss auf die Charakteristika beider räumlicher DBMS und ermöglichen einen Erkenntnisgewinn über die Projektgrenzen hinaus. / The international standard CityGML has become a key interface for describing 3D city models in a geometric and semantic manner. With the relational database schema 3D City Database and an according Importer/Exporter tool the Institute for Geodesy and Geoinformation (IGG) of the Technische Universität Berlin plays a leading role in developing concepts and tools that help to facilitate the understanding and handling of the complex CityGML data model. The software itself runs under the Open Source label but yet the only supported database management system (DBMS) is Oracle Spatial (since version 10g), which is proprietary. Within this Master's thesis the 3D City Database and the Importer/Exporter were ported to the free DBMS PostgreSQL/PostGIS and compared to the performance of the Oracle version. PostGIS is one the most sophisticated spatial database systems and was recently extended by several features (like 3D support) for the release of the version 2.0. The results of the comparison analysis as well as a detailed explanation of concepts and implementations (SQL, PL, Java) will provide insights in the characteristics of the two DBMS that go beyond the project focus.

Growing main memory capacities and an increasing number of hardware threads in modern server systems led to fundamental changes in database architectures. Most importantly, query processing is nowadays performed on data that is often completely stored in main memory. Despite of a high main memory scan performance, index structures are still important components, but they have to be designed from scratch to cope with the specific characteristics of main memory and to exploit the high degree of parallelism. Current research mainly focused on adapting block-optimized B+-Trees, but these data structures were designed for secondary memory and involve comprehensive structural maintenance for updates. In this paper, we present the KISS-Tree, a latch-free inmemory index that is optimized for a minimum number of memory accesses and a high number of concurrent updates. More specifically, we aim for the same performance as modern hash-based algorithms but keeping the order-preserving nature of trees. We achieve this by using a prefix tree that incorporates virtual memory management functionality and compression schemes. In our experiments, we evaluate the KISS-Tree on different workloads and hardware platforms and compare the results to existing in-memory indexes. The KISS-Tree offers the highest reported read performance on current architectures, a balanced read/write performance, and has a low memory footprint.

Zentrale Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Konzepts für ein Prozessdatenmanagementsystem für Klein- und Mittelständische Unternehmen. Dies umfasst sowohl die Problematik der prozessgebundenen Massendatenerfassung mit Hilfe einer Datenbank als auch eine einfache, flexible und interoperable Kommunikation zwischen Datenbank, Prozessdatenquellen und Datenbankanwendungen. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, Datenbanktransaktionen unter prozessbedingten Echtzeitanforderungen im Dauerbetrieb und ausfallsicher abzuwickeln. Das entwickelte Konzept beinhaltet folgende wichtigen Funktionalitäten: Socketbasierte ASCII-Textübertragung, 4GL mit speziellen Ausdrucksmitteln und Anwendungsbeschreibungssprache, Priorisiertes Ereignis- und Transaktionsmanagement, Spezielle Indizes und Zeiger, Replikationsverfahren zur Sicherstellung von hoher Verfügbarkeit und Performance sowie Mechanismen zur Softwarewartung und -änderung bei laufendem Betrieb.

Im Kontext eines kleinen bis mittleren heterogenen Netzes (Software/Hardware) soll nach Analyse und Bewertung vorhandener Lösungen und Hilfsmittel ein modulares System zur Unterstützung der Administration von Hosts, Nutzern und Software entworfen und implementiert werden. Da aufgrund des zeitlichen Rahmens einer Diplomarbeit nur eine begrenzte Lösung möglich ist, soll das System von vornherein modular und auf einfache Erweiterbarkeit ausgelegt werden. Im Rahmen der Arbeit sollen existierende Lösungsansätze und Hilfsmittel aus dem Bereich der Administrationshilfen untersucht und gegebenenfalls auf ihre Weiterverwendbarkeit in diesem Projekt geprüft werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse (u.a. in Bezug auf Flexibilität und Wiederverwendbarkeit) sollen in das zu erstellende System einfließen.