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We present Pycket, a high-performance tracing JIT compiler for Racket. Pycket supports a wide variety of the sophisticated features in Racket such as contracts, continuations, classes, structures, dynamic binding, and more. On average, over a standard suite of benchmarks, Pycket outperforms existing compilers, both Racket's JIT and other highly-optimizing Scheme compilers. Further, Pycket provides much better performance for Racket proxies than existing systems, dramatically reducing the overhead of contracts and gradual typing. We validate this claim with performance evaluation on multiple existing benchmark suites.
The Pycket implementation is of independent interest as an application of the RPython meta-tracing framework (originally created for PyPy), which automatically generates tracing JIT compilers from interpreters. Prior work on meta-tracing focuses on bytecode interpreters, whereas Pycket is a high-level interpreter based on the CEK abstract machine and operates directly on abstract syntax trees. Pycket supports proper tail calls and first-class continuations. In the setting of a functional language, where recursion and higher-order functions are more prevalent than explicit loops, the most significant performance challenge for a tracing JIT is identifying which control flows constitute a loop-we discuss two strategies for identifying loops and measure their impact.
We report our experience in implementing SqueakJS, a bitcompatible implementation of Squeak/Smalltalk written in pure JavaScript. SqueakJS runs entirely in theWeb browser with a virtual file system that can be directed to a server or client-side storage. Our implementation is notable for simplicity and performance gained through adaptation to the host object memory and deployment leverage gained through the Lively Web development environment. We present several novel techniques as well as performance measurements for the resulting virtual machine. Much of this experience is potentially relevant to preserving other dynamic language systems and making them available in a browser-based environment.
We present object versioning as a generic approach to preserve access to previous development and application states. Version-aware references can manage the modifications made to the target object and record versions as desired. Such references can be provided without modifications to the virtual machine. We used proxies to implement the proposed concepts and demonstrate the Lively Kernel running on top of this object versioning layer. This enables Lively users to undo the effects of direct manipulation and other programming actions.
Bei der Erstellung von Visualisierungen gibt es im Wesentlichen zwei Ansätze. Zum einen können mit geringem Aufwand schnell Standarddiagramme erstellt werden. Zum anderen gibt es die Möglichkeit, individuelle und interaktive Visualisierungen zu programmieren. Dies ist jedoch mit einem deutlich höheren Aufwand verbunden.
Flower ermöglicht eine schnelle Erstellung individueller und interaktiver Visualisierungen, indem es den Entwicklungssprozess stark vereinfacht und die Nutzer bei den einzelnen Aktivitäten wie dem Import und der Aufbereitung von Daten, deren Abbildung auf visuelle Elemente sowie der Integration von Interaktivität direkt unterstützt.
Babelsberg/RML
(2015)
New programming language designs are often evaluated on concrete implementations. However, in order to draw conclusions about the language design from the evaluation of concrete programming languages, these implementations need to be verified against the formalism of the design. To that end, we also have to ensure that the design actually meets its stated goals. A useful tool for the latter has been to create an executable semantics from a formalism that can execute a test suite of examples. However, this mechanism so far did not allow to verify an implementation against the design.
Babelsberg is a new design for a family of object-constraint languages. Recently, we have developed a formal semantics to clarify some issues in the design of those languages. Supplementing this work, we report here on how this formalism is turned into an executable operational semantics using the RML system. Furthermore, we show how we extended the executable semantics to create a framework that can generate test suites for the concrete Babelsberg implementations that provide traceability from the design to the language. Finally, we discuss how these test suites helped us find and correct mistakes in the Babelsberg implementation for JavaScript.
ecoControl
(2015)
Eine dezentrale Energieversorgung ist ein erster Schritt in Richtung Energiewende. Dabei werden auch in Mehrfamilienhäusern vermehrt verschiedene Strom- und Wärmeerzeuger eingesetzt.
Besonders in Deutschland kommen in diesem Zusammenhang Blockheizkraftwerke immer häufiger zum Einsatz, weil sie Gas sehr effizient in Strom und Wärme umwandeln können. Außerdem ermöglichen sie, im Zusammenspiel mit anderen Energiesystemen wie beispielsweise Photovoltaik-Anlagen, eine kontinuierliche und dezentrale Energieversorgung.
Bei dem Betrieb von unterschiedlichen Energiesystemen ist es wünschenswert, dass die Systeme aufeinander abgestimmt arbeiten. Allerdings ist es bisher schwierig, heterogene Energiesysteme effizient miteinander zu betreiben. Dadurch bleiben Einsparungspotentiale ungenutzt.
Eine zentrale Steuerung kann deshalb die Effizienz des Gesamtsystems verbessern.
Mit ecoControl stellen wir einen erweiterbaren Prototypen vor, der die Kooperation von Energiesystemen optimiert und Umweltfaktoren miteinbezieht.
Dazu stellt die Software eine einheitliche Bedienungsoberfläche zur Konfiguration aller Systeme zur Verfügung. Außerdem bietet sie die Möglichkeit, Optimierungsalgorithmen mit Hilfe einer Programmierschnittstelle zu entwickeln, zu testen und auszuführen.
Innerhalb solcher Algorithmen können von ecoControl bereitgestellte Vorhersagen genutzt werden. Diese Vorhersagen basieren auf dem individuellen Verhalten von jedem Energiesystem, Wettervorhersagen und auf Prognosen des Energieverbrauchs. Mithilfe einer Simulation können Techniker unterschiedliche Konfigurationen und Optimierungen sofort ausprobieren, ohne diese über einen langen Zeitraum an realen Geräten testen zu müssen.
ecoControl hilft darüber hinaus auch Hausverwaltungen und Vermietern bei der Verwaltung und Analyse der Energiekosten.
Wir haben anhand von Fallbeispielen gezeigt, dass Optimierungsalgorithmen, welche die Nutzung von Wärmespeichern verbessern, die Effizienz des Gesamtsystems erheblich verbessern können.
Schließlich kommen wir zu dem Schluss, dass ecoControl in einem nächsten Schritt unter echten Bedingungen getestet werden muss, sobald eine geeignete Hardwarekomponente verfügbar ist. Über diese Schnittstelle werden die Messwerte an ecoControl gesendet und Steuersignale an die Geräte weitergeleitet.