基于TLA＋的BRP协议规约及验证

BRP协议是为不可靠信道上传送大数据包文件设计的工业协议。该协议的正确性依赖于各部件实时方面的假设。本文主要阐述了使用时序规约语言TLA＋对BRP协议进行规约和验证的过程。首先通过自然语言非形式化地描述BRP协议的基本原理和需求，在此基础上建立了BRP的形式化模型，利用TLA＋先对不考虑实时要求的BRP进行规约，然后添加实时约束获得BRP完整的规约，最后使用模型检验器TLC验证BRP协议的各种性质。     

IP及其路由技术在星载计算机中的应用

卫星接入Internet最好的解决方案就是在卫星通信中使用IP技术。该文结合某型号星载计算机的研制工作，探索IP及其路由技术在卫星通信中的应用；在实时操作系统RTEMS下开发了ATM网络设备驱动，实现了IP over ATM技术以支持IP协议，实现了动态路由协议RIP。针对星载应用的特点，在设计和实现中就协议栈简化、安全性等方面进行了适当的优化，成功地在星载计算机中实现了路由器功能。     

网络化操作系统课程设计及BOPPPS模型在课堂中的探索与应用

网络化操作系统课程是为了让学生了解和掌握网络化环境下的新型操作系统技术而设置的一门研究生专业选修课,课程梳理了网络化操作系统与传统操作系统的对应关系,并从中选择了主要的关键技术作为课程内容。课程通过教师讲授+学生课堂报告+项目实践等多个环节让学生理解基础原理的同时,了解操作系统的最新发展前沿,同时锻炼和提升解决实际问题的能力。针对教学内容涉及面广以及学生参与性不足等问题,课程将国际前沿的教学理念BOPPPS模型运用到课程设计中,通过课程引入、确定课程目标、预评测、参与式学习、后评价和课程总结六个环节,充分调动学生的积极主动性,有效提升教学效果。     

基于指向与数值抽象的带指针算术程序的分析方法

带指针算术的程序往往包含数组越界、缓冲区溢出等运行时错误。单纯的指针分析技术和数值分析技术都无法有效处理指针算术。为了将指针分析与数值分析相结合,首先提出一种新的指针内存模型,然后基于该模型设计了一个刻画指针指向关系和指针偏移量的抽象域。最后在抽象解释框架下,设计并实现了一个面向带指针算术C程序的静态分析工具原型PAA。实验结果表明,PAA能够有效地分析指针程序的指向关系和数值性质,并能够在效率和精度间取得合理的权衡。     

程序分析研究进展

在信息化时代,人们对软件的质量要求越来越高.程序分析是保障软件质量的重要手段之一,日益受到学术界和产业界的重视.介绍了若干基本程序分析技术（抽象解释、数据流分析、基于摘要的分析、符号执行、动态分析、基于机器学习的程序分析等）,特别是最近10余年的研究进展.进而介绍了针对不同类型软件（移动应用、并发软件、分布式系统、二进制代码等）的分析方法.最后展望了程序分析未来的研究方向和所面临的挑战.     

单变量区间线性不等式抽象域

程序变量的值范围信息对于编译器优化、程序分析与验证等应用至关重要.抽象解释理论提供了一种通用框架为程序变量计算近似的但是可靠的值范围.然而该框架下已有的数值抽象域在表达非凸性质方面存在一定的局限性,影响了值范围分析的精度.文中基于抽象解释理论,提出一个新的数值抽象域——单变量区间线性不等式抽象域.其主要思想是使用单变量区间线性不等式约束作为域元素的约束表示方法.该抽象域的表达能力强于经典的区间抽象域,并允许表达某类非凸、非连通性质.同时,其域操作存在高效的实现算法.该抽象域具有很强的可扩展性,能够应用在实际大规模的程序分析中.     

关键问题驱动的软件工程人才实践创新能力培养

针对软件工程教学与重大工程实践联系不紧密、培养的人才缺乏解决软件开发中重难点关键问题能力的现状,提出并实践了关键问题驱动的实践创新能力培养模式,阐述了软件工程教学中对重大工程关键问题的抽象与提炼、各种关键问题与知识领域和实践活动的多维融合、问题驱动的创新思维能力培养等具体环节和方法,形成相对系统的培养过程和体系。     

基于抽象解释的函数内联过程间分析优化方法

分析实际程序时往往需要分析程序中函数的调用, 一般使用过程间分析来实现全程序分析.函数内联是一种最为精确、易于实现的过程间分析方法.通过函数内联, 可以使得已有过程内分析方法和工具支持包含函数调用的程序的分析.但是, 函数内联后代码的规模急剧增加, 同时将产生大量中间变量, 增加程序分析的变量维度, 导致程序分析过程时空开销大大增加.本文考虑基于抽象解释框架下函数内联过程间分析的一些不足, 并提出相应优化方法.基于抽象解释的程序分析关注自动推导程序变量之间的不变式约束关系, 因此程序变量构成的程序环境大小(即各程序点处须考虑的相关变量集合)对分析的时空开销具有重要影响.为了减少函数内联后程序分析的开销, 本文提出了面向内联函数块的程序环境降维优化方法.该方法针对内联函数后的程序代码, 分析确定不同程序点处需维护的程序环境(即相关变量集合), 而不是所有程序点共享同一全局程序环境, 从而实现程序状态的降维.详细描述了基于该方法所实现的工具DRIP (Dimension Reduction for analyzing function Inlined Program) 的架构、模块及算法细节.并在WCET Benchmarks测试集开展了分析实验, 实验结果表明: DRIP在变量消除上取得的效果良好, 甚至在某些测试集上能减少一半以上的变量, 并在一定程度上降低了分析过程的时空开销.     

基于局部堆内存抽象表示的堆操作程序内存泄露检测

堆操作程序通过共享易变数据结构可灵活地申请、合并、删除堆内存.这类程序的内存泄漏检测要求精确的域敏感的指针别名信息,变得尤其复杂和难以处理.针对这个问题,提出了基于"指针扩展类型"域敏感的堆内存抽象方法,对指针变量在形态上的排列关系进行抽象以支持堆的局部推理.首先,定义了各种基本语句的操作语义,然后基于该抽象方法采用前向数据流迭代算法提出了一种新的内存泄露检测算法.在Crystal编译框架下实现了面向C程序的内存泄漏检测原型工具Heapcheck,该工具支持复杂数据结构内指针型数据域上的内存泄露检测.在典型基准C程序上的实验结果分析表明,该方法与现有的技术相比在效率和精度上都具有优势.