基于STM嵌入式軟件形式化建模及驗(yàn)證方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)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(dǎo)致的后果將是不可估量的。軟件復(fù)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)。基于模型的軟件形式化驗(yàn)證技術(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(duì)模型驗(yàn)證領(lǐng)域面臨的建模語言表達(dá)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(hào)化編碼和驗(yàn)證方面入手展開研究。
　　首先，針對(duì)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(shí)間狀態(tài)遷移矩陣(Hierarchical Timed State TransitionMatrix，HTSTM)建模方法，將被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)間事件作為觸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)作，解決了傳統(tǒng)STM無法表達(dá)具有時(shí)間語義系統(tǒng)的問題，更加貼近實(shí)際軟件系統(tǒng)的建模要求?；趯哟位瘯r(shí)間狀態(tài)遷移矩陣的建模方法提出符號(hào)

3、編碼方法和基于有界模型檢測(cè)的性質(zhì)規(guī)范設(shè)計(jì)方法，從而完整的形成了軟件系統(tǒng)形式化建模和驗(yàn)證流程。經(jīng)過實(shí)際工程背景的復(fù)雜軟件的實(shí)踐證明了該方法的是有效且可行的。
　　其次，針對(duì)復(fù)雜軟件模型過于龐大，狀態(tài)空間爆炸問題嚴(yán)重的情況，提出一種時(shí)間自動(dòng)機(jī)狀態(tài)壓縮算法，在時(shí)間條件符號(hào)化的基礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)壓縮，并采用SMT和UPPAAL模型驗(yàn)證工具測(cè)試壓縮前后時(shí)間自動(dòng)機(jī)的時(shí)間和性能參數(shù)，從而對(duì)我們壓縮的效果進(jìn)行檢驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，通過對(duì)時(shí)