Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Podobné dokumenty
10. Techniky formální verifikace a validace

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

9. Praktická verifikace

Výroková a predikátová logika - V

Logika. 6. Axiomatický systém výrokové logiky

postaveny výhradně na syntaktické bázi: jazyk logiky neinterpretujeme, provádíme s ním pouze syntaktické manipulace důkazy

Stefan Ratschan. Fakulta informačních technologíı. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Obsah Předmluva Rekapitulace základních pojmů logiky a výrokové logiky Uvedení do predikátové logiky...17

Logika a logické programování

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Unbounded Model Checking

Hilbertovský axiomatický systém

Výroková a predikátová logika - IX

Výroková a predikátová logika - III

Logický důsledek. Petr Kuchyňka

Výroková a predikátová logika - VII

7. Pracovní postupy. Fakulta informačních technologií MI-NFA, zimní semestr 2011/2012 Jan Schmidt

Výroková a predikátová logika - III

ZÁKLADY LOGIKY A METODOLOGIE

SYSTÉMY NAČIPU MI-SOC

Výroková a predikátová logika - IV

Gödelovy věty o neúplnosti

Výroková a predikátová logika - VIII

Výroková a predikátová logika - VIII

Třída PTIME a třída NPTIME. NP-úplnost.

Systém přirozené dedukce výrokové logiky

Výroková a predikátová logika - I

Negativní informace. Petr Štěpánek. S použitím materiálu M.Gelfonda a V. Lifschitze. Logické programování 15 1

Týden 11. Přednáška. Teoretická informatika průběh výuky v semestru 1. Nejprve jsme dokončili témata zapsaná u minulé přednášky.

Převyprávění Gödelova důkazu nutné existence Boha

Y36SAP Y36SAP-2. Logické obvody kombinační Formy popisu Příklad návrhu Sčítačka Kubátová Y36SAP-Logické obvody 1.

Predik atov a logika - pˇredn aˇska () Predik atov a logika - pˇredn aˇska / 16

Základy logiky a teorie množin

IV113 Validace a verifikace. Formální verifikace algoritmů. Jiří Barnat

Matematická indukce a správnost programů. Základy diskrétní matematiky, BI-ZDM ZS 2011/12, Lekce 13

Predikátová logika: Axiomatizace, sémantické stromy, identita. (FLÚ AV ČR) Logika: CZ.1.07/2.2.00/ / 13

Formální Metody a Specifikace (LS 2011) Formální metody pro kyber-fyzikální systémy

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Fuzzy logika a reálný svět, aneb jsou všechny hromady skutečně malé?

6. Logika a logické systémy. Základy logiky. Lucie Koloušková, Václav Matoušek / KIV. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 3

Výroková a predikátová logika - XIII

Sekvenční logické obvody

5. Sekvenční logické obvody

Výroková a predikátová logika - XI

1. Predikátová logika jako prostedek reprezentace znalostí

Výroková a predikátová logika - IX

Úvod do logiky a logického programování.

Logika. Dana Nejedlová Katedra informatiky Ekonomická fakulta Technická univerzita v Liberci

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

Výroková a predikátová logika - IX

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

7 Jemný úvod do Logiky

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 4

Teoretická informatika Tomáš Foltýnek Úvod do předmětu Formalismus a jeho užití Teorie a axiomy

1. Matematická logika

Výroková a predikátová logika - XII

Výroková a predikátová logika - II

Výroková a predikátová logika - VI

Predikátová logika. Z minula: 1. jazyk logiky 1. řádu. 2. term a formule. 3. interpretace jazyka (relační struktura) 4. Tarského definice pravdy

Kritéria hodnocení praktické maturitní zkoušky z databázových systémů

Třídy složitosti P a NP, NP-úplnost

Výroková logika dokazatelnost

Automaty a gramatiky(bi-aag) Motivace. 1. Základní pojmy. 2 domácí úkoly po 6 bodech 3 testy za bodů celkem 40 bodů

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Deskripční logika. Petr Křemen FEL ČVUT. Petr Křemen (FEL ČVUT) Deskripční logika 37 / 157

Matematická logika. Miroslav Kolařík

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

Výroková a predikátová logika - XII

Verifikace Modelů a UPPAAL

Logika pro sémantický web

Formální systém výrokové logiky

Výroková a predikátová logika - II

Metody tvorby ontologií a sémantický web. Martin Malčík, Rostislav Miarka

Modelování a simulace Lukáš Otte

Formální sémantika SQL dotazování

Každé formuli výrokového počtu přiřadíme hodnotu 0, půjde-li o formuli nepravdivou, a hodnotu 1, půjde-li. α neplatí. β je nutná podmínka pro α

Výroková logika - opakování

Cvičení ke kursu Logika II, část III

3. Sekvenční logické obvody

Temporální Logiky. Stefan Ratschan. Fakulta informačních technologíı. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 1 / 19

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Úvod do logiky (VL): 13. Axiomatické systémy VL a pojem důkazu

Úvod do modelování a simulace. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

12. VHDL pro verifikaci - Testbench I

Organizace předmětu, podmínky pro získání klasifikovaného zápočtu

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

Sémantika predikátové logiky

Matematika B101MA1, B101MA2

Matematická logika. Lekce 1: Motivace a seznámení s klasickou výrokovou logikou. Petr Cintula. Ústav informatiky Akademie věd České republiky

Řešení: Ano. Řešení: Ne.

4.2 Syntaxe predikátové logiky


Výroková a predikátová logika - VII

VeriFIT Automatizovaná analýza a verifikace

Kritéria hodnocení praktické maturitní zkoušky z databázových systémů

Unární je také spojka negace. pro je operace binární - příkladem může být funkce se signaturou. Binární je velká většina logických spojek

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Ontologie. Otakar Trunda

Transkript:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti MI-SOC: 11 METODY VERIFIKACE SYSTÉMŮ NA ČIPU Hana Kubátov vá doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta 1 informačních technologii ČVUT v Praze

VERIFIKACE A VALIDACE Část 1 Techniky formální verifikace a validace Část 2 Pokročilé techniky simulace Aserce Statická a dynamická formální verifikace Kombinované verifikační techniky Metriky verifikace 2

NĚCO NAVRHNOUT NENÍ VŠECHNO zadání (specifikace) simulace část návrhového postupu syntetický krok analytické kroky časová analýza analýza příkonu report report srovnání (verifikace) report analýza plochy report řešení (implementace) simulace 3

SIMULACE NENÍ JEDINÝ PROSTŘEDEK zadání (specifikace) část návrhového postupu syntetický krok report verifikace report validace bezrozpornost úplnost bezpečnost živost řešení (implementace) report verifikace bezpečnost živost 4

PROBLÉMY SIMULACE PODROBNĚJI V ČÁSTI 2 Kvalita stimulů rozhoduje ruční nebo náhodné generování srovnání neúplné (různé simulační modely) úplné pokrytí není možné dosáhnout Velikost systémů se zvětšuje počet stavů roste exponenciálně s počtem klopných obvodů proudové a paralelní zpracování interakce mezi funkcemi velké týmy 5

AUTOMATICKÁ SYNTÉZA CORRECTNESS BY DESIGN specifikace správně program správně vstupní specifikace nutno validovat => výsledek správně pochopení vstupních specifikací syntézními nástroji se v praxi liší pracovní postup není možno omezit na automatické nástroje 6

FORMÁLNÍ VERIFIKACE A VALIDACE má vlastnosti matematického důkazu platí pro všechny přípustné vstupní hodnoty nevyžaduje generování stimulů vyžaduje formální popis specifikace (zadání) přípustných vstupů implementace (řešení) příp. vlastností k ověření Formální popis: má jednoznačně definovaný význam (sémantiku), což umožňuje použít matematický aparát 7

TYPICKÉ OVĚŘOVANÉ VLASTNOSTI Invarianty, například bezpečnost (nestane se nic špatného): jestliže procesy A 1 až A n žádají o vstup do kritické sekce, jen jeden z nich vstoupí živost (něco dobrého nastane): jestliže procesy A 1 až A n žádají o vstup do kritické sekce, alespoň jeden z nich vstoupí do časového limitu Funkce zadání může být vlastností 8

ZÁKLADNÍ STRATEGIE Kontrola zadaných vlastností (kontrola modelu) důkaz, že daná vlastnost je splněna na pro všechny přípustné vstupy formálně: daný popis (zadání, řešení) je modelem zadané vlastnosti Důkaz vět verfikace validace verfikace žádaný vztah zadání a řešení jako věta (teorém) matematické logiky Kontrola ekvivalence zadání a řešení ekvivalence automatů ekvivalence funkcionálních popisů 9 verfikace

KONTROLA MODELU Kontrola zadaných vlastností (kontrola modelu) důkaz, že daná vlastnost je splněna na pro všechny přípustné vstupy formálně: daný popis (zadání, řešení) je modelem zadané vlastnosti Důkaz vět verfikace validace verfikace žádaný vztah zadání a řešení jako věta (teorém) matematické logiky Kontrola ekvivalence zadání a řešení ekvivalence automatů ekvivalence funkcionálních popisů 10 verfikace

MATEMATICKÁ LOGIKA A MODELY Formální jazyk: množina všech vytvářecí správně utvořených pravidla formulí množina symbolů množina všech správně utvořených formulí predikátové logiky spočetná konstrukce množina booleovského identifikátorů výrazu konstant, aplikace proměnných a funkce funkcí kvantifikace booleovské formule operátory kvantifikátory 11

MATEMATICKÁ LOGIKA A MODELY Formální systém: formální jazyk množina axiomatických formulí inferenční (odvozovací) pravidla nebere v úvahu význam symbolů a formulí důkaz axiom formule formule dokazovaná formule inferenční pravidlo inferenční pravidlo inferenční pravidlo 12

MODELOVÁNÍ Formální systém význam symbolů Doména ohodnocení proměnných Ohodnocení proměnných, pro které formule Formule je pravdivá, true false je modelem této formule Teorie (množina formulí) Model teorie 13

MODELOVÁNÍ - PŘÍKLAD Formální systém y i je true, právě když Y[i] == 'H', pro i=0..3 Automat: stavové proměnné Y[0:3] 1 0 0 0 Teorie: y 1 +y 2 +y 3 +y 4 y i true 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 automat je modelem teorie 14

EXPLICITNÍ KONTROLA MODELU hardware (struktura nebo chování) automat graf přechodů (reprezentace stromu všech výpočetních posloupností) kontrola modelu OK/protipříklad kontrola pro všechny stavy n bitů 2 n stavů vlastnost typicky formule časované logiky 15

SYMBOLICKÁ KONTROLA MODELU hardware (struktura nebo chování) automat vlastnost ROBDD přechodové funkce ROBDD kontroly kontrola modelu OK/protipříklad 16

DŮKAZ VĚT Kontrola zadaných vlastností (kontrola modelu) důkaz, že daná vlastnost je splněna na pro všechny přípustné vstupy formálně: daný popis (zadání, řešení) je modelem zadané vlastnosti Důkaz vět verfikace validace verfikace žádaný vztah zadání a řešení jako věta (teorém) matematické logiky Kontrola ekvivalence zadání a řešení ekvivalence automatů ekvivalence funkcionálních popisů 17 verfikace

ŘEŠENÍ SPLŇUJE ZADÁNÍ? Řešení je ekvivalentní zadání Impl Spec Řešení implikuje zadání Impl Spec Řešení je modelem zadání Impl = Spec 18

ZÁKLADNÍ POŽADAVKY NA LOGICKÝ APARÁT Bezespornost každá dokazatelná věta (formule) je pravdivá Úplnost každou pravdivou větu je možno dokázat Rozhodnutelnost o pravdivosti každé věty je možno rozhodnout Důsledek nerozhodnutelnosti: dokazovací algoritmus se nikdy nezastaví 19

PRAKTICKÉ POŽADAVKY NA LOGICKÝ APARÁT Expresivita je možno vyjádřit všechny vlastnosti hardware podstatné pro korektní funkci (např. prahové jevy na úrovni tranzistorů?) je možno vyjádřit všechny časové požadavky (spojitý vs. diskrétní čas) Flexibilita kompozitní důkazy: důkaz celku syntakticky sestaven z důkazů částí hierarchické důkazy induktivní důkazy: schopnost dokázat moduly parametrizované např. šířkou dat 20

POŽADAVKY NA LOGICKÝ APARÁT DOKONČENÍ Automatizovatelnost automatický důkaz skryje před uživatelem použitý aparát poloautomatické důkazy vyžadují specializované pracovníky Každá trochu slušně expresivní logika je nerozhodnutelná volně podle Gödela, 1931 Precizní modely, ale nerozhodnutelnou logiku nebo omezené modely, výpočetně vhodnou logiku? 21

KONSTRUKCE A KONTROLA DŮKAZU axiom axiom inferenční pravidla formule formule formule inferenční pravidla formule dokazovaná formule cesta od axiomů k dokazované formuli známa: kontrola důkazu (syntaktická manipulace) cesta není známa: konstrukce důkazu (kombinatorický problém) 22

KONTROLA MODELU VS. DOKAZOVÁNÍ VĚT plně automatizované postupy volba vlastností kritická pro praktické použití poskytne protipříklad možnost postupného zjemňování obtížně automatizovatelné úplný důkaz možnost hierarchických a kompozitních důkazů 23

KONTROLA EKVIVALENCE Kontrola zadaných vlastností (kontrola modelu) důkaz, že daná vlastnost je splněna na pro všechny přípustné vstupy formálně: daný popis (zadání, řešení) je modelem zadané vlastnosti Důkaz vět verfikace validace verfikace žádaný vztah zadání a řešení jako věta (teorém) matematické logiky Kontrola ekvivalence zadání a řešení ekvivalence automatů ekvivalence funkcionálních popisů 24 verfikace

KONTROLA EKVIVALENCE původní popis transformační pravidla popis popis transformační pravidla popis dokazovaný popis 25