模型檢測是一種用于自動驗證有限狀態(tài)并發(fā)系統(tǒng)的技術(shù),與基于模擬、測試和演繹推理的傳統(tǒng)技術(shù)相比,具有許多方面的優(yōu)勢。本書共分18章,涵蓋的主要內(nèi)容包括模型檢測的基本知識、模態(tài)邏輯、符號化技術(shù)、SATSolver、限界模型檢測、自動機上的模型檢測、抽象解釋、程序分析、實時系統(tǒng)驗證,同時介紹NuSMV和UPPAAL兩個流行的模型檢測器。
Edmund M.Clarke教授,美國卡內(nèi)基 ? 梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系教授,并且是ACM和IEEE會士。他在軟硬件驗證、自動定理證明、形式方法等方面享有崇高的國際聲譽,2007年獲得ACM圖靈獎。
吳盡昭,廣西大學(xué)副校長,長期從事高效能高可信計算與推理理論與工具的研究和開發(fā),研究領(lǐng)域涉及符號計算、自動推理、形式化方法及其交叉、融合與應(yīng)用;在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和國際會議論文集上發(fā)表研究論文107篇,出版專著3部,獲得軟件著作權(quán)6項,申請專利3項;近年來承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、863、973子課題等國家、省部級科研項目10余項。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 形式化方法的需求 1
1.2 硬件與軟件驗證 1
1.3 模型檢測的流程 3
1.4 時序邏輯與模型檢測 3
1.5 符號算法 4
1.6 偏序約簡 6
1.7 緩解狀態(tài)爆炸問題的其他方法 7
第2章 系統(tǒng)建模 8
2.1 并發(fā)系統(tǒng)建模 8
2.2 并發(fā)系統(tǒng) 11
2.3 程序翻譯的實例 16
第3章 時序邏輯 18
3.1 計算樹邏輯CTL* 18
3.2 CTL和LTL邏輯 20
3.3 公正性 22
第4章 模型檢測 24
4.1 CTL模型檢測 24
4.2 基于tableau結(jié)構(gòu)的LTL模型檢測 29
4.3 CTL*模型檢測 33
第5章 二叉判定圖 36
5.1 布爾公式的表示方法 36
5.2 Kripke結(jié)構(gòu)的表示方法 40
第6章 符號模型檢測 42
6.1 不動點表示 42
6.2 CTL符號模型檢測 45
6.3 符號模型檢測中的公正性 48
6.4 反例和診斷信息 50
6.5 一個ALU的例子 52
6.6 關(guān)系積的計算 54
6.7 符號化的LTL模型檢測 61
第7章 基于? 演算的模型檢測 68
7.1 簡介 68
7.2 命題? 演算 68
7.3 求不動點公式的值 71
7.4 用OBDD表示? 演算公式 74
7.5 將CTL公式轉(zhuǎn)化為? 演算 75
7.6 復(fù)雜度問題 76
第8章 實踐中的模型檢測 77
8.1 SMV模型檢測器 77
8.2 一個實際的例子 80
第9章 模型檢測和自動機理論 85
9.1 有限字與無限字上的自動機 85
9.2 使用自動機進行模型檢測 86
9.3 檢查Büchi自動機接受的語言是否為空 90
9.4 LTL公式轉(zhuǎn)化為自動機 93
9.5 采用“On-the-Fly”技術(shù)的模型檢測 97
9.6 檢測語言包含的符號方法 98
第10章 偏序約簡 100
10.1 異步系統(tǒng)中的并發(fā) 101
10.2 獨立性與不可見性 102
10.3 LTL?X的偏序約簡 104
10.4 一個例子 107
10.5 計算充足集(ample)集合 109
10.6 算法的正確性 114
10.7 SPIN系統(tǒng)中的偏序約簡 117
第11章 結(jié)構(gòu)間的等價性和擬序 122
11.1 等價和擬序算法 128
11.2 構(gòu)建tableau結(jié)構(gòu) 129
第12章 組合推理 133
12.1 多個結(jié)構(gòu)的組合 134
12.2 判斷假設(shè)保證證明方法的正確性 136
12.3 CPU控制器的驗證 136
第13章 抽象 139
13.1 影響錐化簡 139
13.2 數(shù)值抽象 141
第14章 對稱性 154
14.1 群和對稱性 154
14.2 商模型 156
14.3 對稱性和模型檢測 159
14.4 復(fù)雜度問題 160
14.5 實驗結(jié)果 164
第15章 有限狀態(tài)系統(tǒng)的無限簇 166
15.1 無限簇上的時序邏輯 166
15.2 不變量 167
15.3 再次分析Futurebus+ 169
15.4 圖和網(wǎng)絡(luò)文法 171
15.5 令牌環(huán)簇的不確定性結(jié)果 179
第16章 離散實時系統(tǒng)和定量時序分析 183
16.1 實時系統(tǒng)和單調(diào)變化率調(diào)度 183
16.2 實時系統(tǒng)的模型檢測 184
16.3 RTCTL模型檢測 185
16.4 量化時序的分析:最小或最大延遲 185
16.5 飛行控制器 187
第17章 連續(xù)實時系統(tǒng) 192
17.1 時間約束自動機 192
17.2 并行組合 194
17.3 使用時間約束自動機進行建模 195
17.4 時鐘域 198
17.5 時鐘區(qū) 203
17.6 邊界可區(qū)分矩陣 208
17.7 復(fù)雜度問題 211
第18章 結(jié)論 213
參考文獻 215