基于VHDL的模型檢查技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)規(guī)模的日益復(fù)雜化、重要化，如何保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正確性和可靠性，逐漸成為當(dāng)前理論界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)心的重要問(wèn)題。其實(shí)，令計(jì)算機(jī)更好地為我們服務(wù)的主要障礙，不是現(xiàn)有機(jī)器的硬件速度和計(jì)算能力，而是我們?cè)谠O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)正確而可靠的系統(tǒng)方面的能力還比較有限。長(zhǎng)期以來(lái)，常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方法是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的測(cè)試方法。但是，測(cè)試方法只能證明錯(cuò)誤的存在，但不能證明錯(cuò)誤的不存在，所以，對(duì)于高可靠性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)試方法有明顯的局限性。

2、在過(guò)去二十多年間，各國(guó)研究人員為解決這個(gè)問(wèn)題付出了巨大的努力，取得了重要的進(jìn)展。在為此提出的諸多理論和方法中，模型檢查(ModelChecking)以其簡(jiǎn)潔明了和自動(dòng)化程度高而引人注目。 本文首先介紹了模型檢查技術(shù)的基本思想、研究方向和最新研究進(jìn)展以及相關(guān)背景工具和VHDL語(yǔ)言，然后介紹了模型檢查技術(shù)的理論基礎(chǔ)，即時(shí)態(tài)邏輯。本文針對(duì)一般的VHDL系統(tǒng)，研究并設(shè)計(jì)了兩種模型檢查系統(tǒng)方案。這兩種方案是：使用美國(guó)CarnegieMel

3、lon大學(xué)開發(fā)的基于VHDL的模型檢查工具CV進(jìn)行驗(yàn)證，以及使用基于命題μ-演算方法進(jìn)行驗(yàn)證。 本文的主要內(nèi)容可以概括為以下幾個(gè)方面：1.針對(duì)使用VHDL模型檢查工具CV進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證必須要完成的前期工作和接口工作進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，包括CV工作機(jī)制的研究、VHDL系統(tǒng)子集的規(guī)范化處理研究、目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)約語(yǔ)言的特征研究以及CV運(yùn)行環(huán)境的分析。 2.提出了一種新的VHDL模型檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括VHDL系統(tǒng)到有限狀態(tài)機(jī)(FSM

4、)的轉(zhuǎn)化方案，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的基于命題μ-演算的模型檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；這兩個(gè)方案配合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)與CV的功能很相似的VHDL系統(tǒng)模型檢查功能。 3.重點(diǎn)研究了基于命題μ-演算的模型檢查系統(tǒng)，建立了μ-演算系統(tǒng)框架，設(shè)計(jì)了基本時(shí)序算子、不動(dòng)點(diǎn)算子、μ-演算公式以及從CTL公式到μ-演算公式的轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法，提出了基于命題μ-演算的VHDL模型檢查方案，并且實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)與方案，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)不動(dòng)點(diǎn)算子復(fù)雜度進(jìn)行優(yōu)化的方案。