模型检测

模型检测是一种用于自动验证有限状态并发系统的技术，与基于模拟、测试和演绎推理的传统技术相比，具有许多方面的优势。本书共分18章，涵盖的主要内容包括模型检测的基本知识、模态逻辑、符号化技术、SATSolver、限界模型检测、自动机上的模型检测、抽象解释、程序分析、实时系统验证，同时介绍NuSMV和UPPAAL两个流行的模型检测器。

Edmund M.Clarke教授，美国卡内基 ? 梅隆大学计算机科学系教授，并且是ACM和IEEE会士。他在软硬件验证、自动定理证明、形式方法等方面享有崇高的国际声誉，2007年获得ACM图灵奖。
吴尽昭，广西大学副校长，长期从事高效能高可信计算与推理理论与工具的研究和开发，研究领域涉及符号计算、自动推理、形式化方法及其交叉、融合与应用；在国内外学术刊物和国际会议论文集上发表研究论文107篇，出版专著3部，获得软件著作权6项，申请专利3项；近年来承担国家自然科学基金、863、973子课题等国家、省部级科研项目10余项。

目 录 第1章 绪论 1 1.1 形式化方法的需求 1 1.2 硬件与软件验证 1 1.3 模型检测的流程 3 1.4 时序逻辑与模型检测 3 1.5 符号算法 4 1.6 偏序约简 6 1.7 缓解状态爆炸问题的其他方法 7 第2章 系统建模 8 2.1 并发系统建模 8 2.2 并发系统 11 2.3 程序翻译的实例 16 第3章 时序逻辑 18 3.1 计算树逻辑CTL* 18 3.2 CTL和LTL逻辑 20 3.3 公正性 22 第4章 模型检测 24 4.1 CTL模型检测 24 4.2 基于tableau结构的LTL模型检测 29 4.3 CTL*模型检测 33 第5章 二叉判定图 36 5.1 布尔公式的表示方法 36 5.2 Kripke结构的表示方法 40 第6章 符号模型检测 42 6.1 不动点表示 42 6.2 CTL符号模型检测 45 6.3 符号模型检测中的公正性 48 6.4 反例和诊断信息 50 6.5 一个ALU的例子 52 6.6 关系积的计算 54 6.7 符号化的LTL模型检测 61 第7章 基于? 演算的模型检测 68 7.1 简介 68 7.2 命题? 演算 68 7.3 求不动点公式的值 71 7.4 用OBDD表示? 演算公式 74 7.5 将CTL公式转化为? 演算 75 7.6 复杂度问题 76 第8章 实践中的模型检测 77 8.1 SMV模型检测器 77 8.2 一个实际的例子 80 第9章 模型检测和自动机理论 85 9.1 有限字与无限字上的自动机 85 9.2 使用自动机进行模型检测 86 9.3 检查Büchi自动机接受的语言是否为空 90 9.4 LTL公式转化为自动机 93 9.5 采用“On-the-Fly”技术的模型检测 97 9.6 检测语言包含的符号方法 98 第10章 偏序约简 100 10.1 异步系统中的并发 101 10.2 独立性与不可见性 102 10.3 LTL?X的偏序约简 104 10.4 一个例子 107 10.5 计算充足集(ample)集合 109 10.6 算法的正确性 114 10.7 SPIN系统中的偏序约简 117 第11章 结构间的等价性和拟序 122 11.1 等价和拟序算法 128 11.2 构建tableau结构 129 第12章 组合推理 133 12.1 多个结构的组合 134 12.2 判断假设保证证明方法的正确性 136 12.3 CPU控制器的验证 136 第13章 抽象 139 13.1 影响锥化简 139 13.2 数值抽象 141 第14章 对称性 154 14.1 群和对称性 154 14.2 商模型 156 14.3 对称性和模型检测 159 14.4 复杂度问题 160 14.5 实验结果 164 第15章 有限状态系统的无限簇 166 15.1 无限簇上的时序逻辑 166 15.2 不变量 167 15.3 再次分析Futurebus+ 169 15.4 图和网络文法 171 15.5 令牌环簇的不确定性结果 179 第16章 离散实时系统和定量时序分析 183 16.1 实时系统和单调变化率调度 183 16.2 实时系统的模型检测 184 16.3 RTCTL模型检测 185 16.4 量化时序的分析：最小或最大延迟 185 16.5 飞行控制器 187 第17章 连续实时系统 192 17.1 时间约束自动机 192 17.2 并行组合 194 17.3 使用时间约束自动机进行建模 195 17.4 时钟域 198 17.5 时钟区 203 17.6 边界可区分矩阵 208 17.7 复杂度问题 211 第18章 结论 213 参考文献 215