龙芯2号微处理器浮点除法功能部件的形式验证

基于决策图的字级模型检验方法虽然能完全验证运算电路,但它从有缺陷的设计中发现系统规范的反例所需时间较长．而基于SAT的有界模型检验方法虽然能较快地发现反例,但它不支持包含数学公式的系统规范,因而难以用于验证运算电路．提出了基于SAT的字级模型检验方法,该方法将CNF扩展为能混合布尔公式和数学公式的E—CNF用以表示设计和系统规范,并对有界模型检验工具和SAT求解器进行字级的扩展,使它们能分别生成和处理E—CNF．龙芯2号微处理器浮点除法功能部件验证同时采用了基于＊PHDD和基于SAT的字级模型检验方法．数据表明,基于SAT的字级模型检验方法能快速地发现运算电路中的设计缺陷．两种方法互为补充,在能完全验证设计的同时显著缩短了设计周期．     

基于吴方法的符号模型检验

模型检验技术广泛应用于验证并发系统的性质。它的瓶颈一直是内存爆炸问题,将BDD技术引入到模型检验中的方法能有效地缓和状态组合爆炸问题。然而,随着系统规模的增大,BDD的大小仍呈指数增长。吴方法是一种处理多项式的符号计算方法,能有效地求解代数方程组并成功地应用于几何定理机器证明。给出应用吴方法计算表示Kripke结构和CTL公式的多项式的特征列的方法,从而实现对较大规模的系统性质的验证,进一步缓和状态组合爆炸问题。     

QBF求解算法研究综述

近10年来,布尔可满足性(SAT)求解技术飞速发展,并已经成功应用于模型检验、定理证明等领域,特别是在限界模型检验(BMC)中取得了明显的进展,然而,由于命题逻辑公式的长度随系统规模指数倍增长,基于SAT的模型检验仍然存在状态空间爆炸问题.带量词的布尔公式(QBF)作为SAT公式的自然扩展,具有紧凑的空间结构、更强大、更直观的表达能力,能够简洁地描述模型检验中的公式.基于QBF的模型检验有希望缓解状态空间爆炸问题,成为当前研究的一个热点.总结了当前主流的QBF求解算法及常用的优化技术,指出了该领域中值得关注的新趋势.     

GJK算法的一种特殊情形的形式化验证和应用

计算几何算法经常用于机器人避碰运动规划等安全攸关领域,对这些算法进行正确性证明非常重要.用形式化方法对算法进行验证是一种十分有效的手段,尤其是定理证明的方法用严格的数学公理和定理推理证明逻辑模型的性质,对所验证的性质而言是完备的.基于GJK算法设计了计算空间两条线段间距离的算法,用定理证明器HOL4对其相关的定义和定理进行形式化定义和证明,进而基于霍尔逻辑完成形式化表示和证明,对该算法的正确性实现了形式化验证.最后,给出了这一经过验证的算法在双臂机器人无碰撞运动规划中的应用.     

基于模态逻辑D公理系统的Conformant规划方法

2006年,conformant规划问题成为国际规划竞赛不确定性问题域中的标准测试问题,得到研究人员的广泛关注.目前,conformant规划系统都是将其看成信念状态空间上的启发式搜索问题予以求解.通过分析conformant规划问题的语法和语义,提出新的基于模态逻辑的规划框架.将其转换为模态逻辑D公理系统的一系列定理证明问题.提出2种基于模态逻辑的编码方式.构造相应的公理与推理规则形成模态公式集,保证对于D系统的定理证明过程等同于原问题的规划过程.并通过问题实例验证该方法的有效性.继基于SAT、CSP、线性规划、模型检测等求解技术的规划方法后,该规划框架是基于转换的规划方法的一种新的尝试.     

基于多项式符号代数方法的高层次数据通路的等价验证

基于BDD或布尔SAT的等价验证方法虽然能够成功验证低层次门级电路,但却难以满足高层次设计验证要求.由此,以多项式符号代数为理论基础,提出了一个高层次数据通路的等价验证算法.深入研究了使用多项式表达式描述复杂数据通路行为的方法,得到了高层次数据通路的多项式集合表示的一般形式.从多项式集合公共零点的角度定义了高层次数据通路的功能等价,给出了一个基于Gr(o)bner基计算的有效代数求解算法.针对不同基准数据通路的实验结果表明了该算法的有效性.     

Web应用中数据库交互行为验证

采用定理证明和逆向工程的方法,对Web应用中的数据库交互行为进行验证。使用Z规格说明描述需求模型,根据数据库交互的源代码和转换规则得到实现模型。从实现模型中获取Web应用的相关性质,通过Z/EVES定理证明器验证这些性质是否在需求模型的 Z规格说明中得到满足。在此基础上,设计该方法的验证框架,并开发相应的原型系统。通过图书馆数据库管理系统实例证明该方法的有 效性。     

AADL分级调度模型的分析与验证

针对嵌入式系统体系结构分析设计语言(architecture analysis and design language,AADL)分级调度模型的分析问题,提出了基于模型检验的可调度性分析和验证方法.基于时间自动机理论,将AADL分级调度模型转换为时间自动机网络,将待验证性质描述为时序逻辑公式,通过模型检验工具对可调度性进行分析和验证.研究结果表明,使用模型检验方法来分析AADL分级调度模型的可调度性是可行的.相对其他方法而言,该方法利用了形式化方法的穷举性来分析系统的性质,分析结果更加精确.     

一种新的基于扩展规则的定理证明算法

基于扩展规则的定理证明方法是一种与归结方法互补的新的定理证明方法,首先通过对扩展规则的深入研究,给出了扩展规则的一个重要性质,设计并实现了该性质的判定算法.此外,从理论上分析及证明了该判定算法的时问和空间复杂性.基于此,提出了一种新的基于扩展规则的定理证明算法NER,将判定子句集可满足性问题转化为一系列文字集合的包含问题,而非计数问题.实验结果表明,算法NER的执行效率较原有扩展规则算法IER和基于归结的有向归结算法DR有明显提高,有些问题可以提高两个数量级.     

无界模型检验中融合电路信息的SAT算法研究

针对从电路转化而来的SAT问题.通用SAT求解器存在一个缺陷-电路互连信息的缺失,这是造成很多无关推导的根源.文中提出了一个统一的基于CNF数据结构的电路SAT无界模型检验框架.首先作者提出了定值子句的概念,利用这一概念可以在CNF结构中保存电路的互连信息,在搜索过程中更早地识别可满足解,减少不必要的搜索.其次,文中提出了在CNF结构上的状态变量赋值精简方法,摆脱了以往基于SAT的无界模型检验中这一步骤对门级电路结构的依赖.实验数据表明,利用文中方法进行前像计算能够取得明显的加速.同时,文章比较了两种搜索顺序在多时帧搜索中的效果.实验结果表明利用文中方法可以验证传统模型检验方法难以验证的复杂电路属性.     

基于Stuttering等价技术的有界模型检测的优化

在讨论有界模型检测及其转换公式的基础上,对有界模型检测转换公式[[M,f]]k中的[[M]]k进行优化。通过在LTL有界模型检测中引入Stuttering等价技术,对状态转换路径优化,避免了SAT求解工具在有界Stuttering等价路径中的重复搜索。以安全系统验证为例,通过两个重要的模态算子G（p）和G（p→F（q））,验证优化方法,实验结果表明,该方法有效地提高了对安全系统保密性和认证性验证的效率。     

Compositional encoding for bounded model checking

Verification techniques like SAT-based bounded model checking have been successfully applied to a variety of system models. Applying bounded model checking to compositional process algebras is, however, a highly non-trivial task. One challenge is that the number of system states for process algebra models is not statically known, whereas exploring the full state space is computationally expensive. This paper presents a compositional encoding of hierarchical processes as SAT problems and then applies state-of-the-art SAT solvers for bounded model checking. The encoding avoids exploring the full state space for complex systems so as to deal with state space explosion. We developed an automated analyzer which combines complementing model checking techniques (i.e., bounded model checking and explicit onthe-fly model checking) to validate system models against event-based temporal properties. The experiment results show the analyzer handles large systems.     

Solving SAT by Algorithm Transform of Wu s Method

Recently algorithms for solving propositional satisfiability problem, or SAT,have aroused great interest,and more attention has been paid to transformation problem solving.The commonly used transformation is representation transform,but since its intermediate computing procedure is a black box from the viewpoint of the original problem,this approach has many limitations.In this paper,a new approach called algorithm transform is proposed and applied to solving SAT by Wu‘s method,a general algorithm for solving polynomial equations.B y establishing the correspondence between the primitive operation in Wu‘s method and clause resolution is SAT,it is shown that Wu‘s method,when used for solving SAT,,is primarily a restricted clause resolution procedure.While Wu‘s method introduces entirely new concepts.e.g.characteristic set of clauses,to resolution procedure,the complexity result of resolution procedure suggests an exponential lower bound to Wu‘s method for solving general polynomial equations.Moreover,this algorithm transform can help achieve a more efficient implementation of Wu‘s method since it can avoid the complex manipulation of polynomials and can make the best use of domain specific knowledge.     

Safety property verification using sequential SAT and bounded model checking

Model checkers verify properties of safety- or business-critical systems. The main idea behind model checking is to convert a design's verification into a problem of checking key design properties expressed as a set of temporal logic formulas. The graph representing the design's state space then becomes the basis for testing these formulas' satisfiability (SAT). This divide-and-conquer approach provides an overall test for design correctness. We describe a method for checking safety properties using sequential SAT. SSAT can efficiently prove true properties by harnessing the power of bounded model checking (BMC) using SAT, but without the need for a pre-computed correctness threshold. Using a standard set of benchmarks, we conducted experiments to compare the runtime behavior of SSAT with BMC and binary decision diagrams (BDDs).     

基于SAT工具的限界模型检测归约方法

限界模型检测主要对路径上的属性进行检测,基于此给出一种编码方法,将LTL公式在路径上展开,从而将限界模型检测转换为命题逻辑的可满足性问题,使用SAT求解工具来完成模型检测过程。阐述归约过程的正确性与完全性,通过一个具体例子证明了该方法的有效性。     

Abstraction refinement in symbolic model checking using satisfiability as the only decision procedure

We present an abstraction refinement algorithm for model checking of safety properties that relies exclusively on a SAT solver for checking the abstract model, testing abstract counterexamples on the concrete model, and refinement. Model checking of the abstractions is based on bounded model checking extended with checks for the existence of simple paths that help in deciding passing properties. All minimum-length spurious counterexamples are eliminated in one refinement step by an incremental procedure that combines the analysis of the conflict dependency graph produced by the SAT solver while looking for concrete counterexamples with an effective refinement minimization procedure.     

Optimisation procedures in affine model checking

The symbolic model checking is based on the compact representation of a set. Up to now, there are three general directions of symbolic model checking: methods based on binary decision diagrams, bounded model checking with SAT solvers, and various algebraic approaches to effective data representation. In the present work, improved manipulation algorithms for algebraic data representations are considered, namely, optimisation algorithms of affine data representations.     

A survey of recent advances in SAT-based formal verification

Dramatic improvements in SAT solver technology over the last decade and the growing need for more efficient and scalable verification solutions have fueled research in verification methods based on SAT solvers. This paper presents a survey of the latest developments in SAT-based formal verification, including incomplete methods such as bounded model checking and complete methods for model checking. We focus on how the surveyed techniques formulate the verification problem as a SAT problem and how they exploit crucial aspects of a SAT solver, such as application-specific heuristics and conflict-driven learning. Finally, we summarize the noteworthy achievements in this area so far and note the major challenges in making this technology more pervasive in industrial design verification flows.