基于STM嵌入式軟件形式化建模及驗證方法研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，軟件也正發(fā)揮越來越重要的作用，一旦軟件系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導致的后果將是不可估量的。軟件復雜性不斷增加的情況下有效保證軟件的可靠性，已經(jīng)成為巨大挑戰(zhàn)?；谀Ｐ偷能浖问交炞C技術(shù)已經(jīng)成為保證軟件可靠性的主要手段之一，本課題針對模型驗證領域面臨的建模語言表達能力不足、狀態(tài)空間爆炸等問題，從軟件形式化建模和壓縮方法、符號化編碼和驗證方面入手展開研究。
　　首先，針對傳統(tǒng)狀態(tài)遷移矩陣（State Trans

2、ition Matrix，STM）建模過程中存在的不足，提出一種新的層次化時間狀態(tài)遷移矩陣(Hierarchical Timed State TransitionMatrix，HTSTM)建模方法，將被測系統(tǒng)進行層次化建模，以緩解隨著事件和狀態(tài)數(shù)量增多很容易造成狀態(tài)空間爆炸問題;引入時間事件作為觸發(fā)系統(tǒng)運行的動作，解決了傳統(tǒng)STM無法表達具有時間語義系統(tǒng)的問題，更加貼近實際軟件系統(tǒng)的建模要求。基于層次化時間狀態(tài)遷移矩陣的建模方法提出符號

3、編碼方法和基于有界模型檢測的性質(zhì)規(guī)范設計方法，從而完整的形成了軟件系統(tǒng)形式化建模和驗證流程。經(jīng)過實際工程背景的復雜軟件的實踐證明了該方法的是有效且可行的。
　　其次，針對復雜軟件模型過于龐大，狀態(tài)空間爆炸問題嚴重的情況，提出一種時間自動機狀態(tài)壓縮算法，在時間條件符號化的基礎上對自動機進行狀態(tài)壓縮，并采用SMT和UPPAAL模型驗證工具測試壓縮前后時間自動機的時間和性能參數(shù)，從而對我們壓縮的效果進行檢驗。從實驗數(shù)據(jù)可以看出，通過對時