"A Study on design and verification of parallel sequential machines"

《并行顺序机的设计与验证研究》

基本信息

  • 批准号:
    11680358
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

(1) We have proposed a method to design an out-of-order pipelined CPU and to verify its correctness. An experimental result shows that our method is useful.(2) We have modeled TASV, which is an extended version of Alur's timed automata. The model has global variables. We have devised an efficient method to check deadlock freeness of the model which utilizes one-way reference relations of global variables.(3) We have proposed an automatic symbolic model checking method for an extended finite state machine (EFSM), which can decide temporal properties like "it eventually reaches desired states", "it is deadlock free", and so on. We have given a sufficient condition for the checking to be decidable. In an implementation of the method, we use a library for Presburger sentences to treat arbitrary precision integer registers.(4) We have also proposed an automatic symbolic model checking method for EFSMs, by extending the previous work. As an example, we have described a simple auction system in the model and checked some dynamic properties on it. We found that such properties can be checked on a PC within a few minutes.(5) We have introduced automatic verification tools into a laboratory work for undergraduates. In the laboratory work, students determine CPU instruction sets and CPU architectures, and then refine the CPU designs to a logic-design level. The final design has multi FSMs as a CPU controller. We have analyzed the workloads and investigated the correctness of the final CPUs. We found that the formal methods is useful to design correct sequential machines (especially parallel sequential machines).
(1)提出了一种乱序流水线CPU的设计方法,并验证了其正确性。实验结果表明,该方法是有效的。(2)我们建立了TASV模型,TASV是Alur时间自动机的扩展版本。该模型具有全局变量。我们设计了一种利用全局变量的单向引用关系来检测模型死锁是否有效的方法。(3)提出了一种扩展有限状态机(EFSM)的自动符号模型检验方法,该方法可以判定“最终达到预期状态”、“无死锁”等时间属性。我们给出了检验可判定的充分条件。在该方法的实现中,我们使用了Presburger语句库来处理任意精度的整数寄存器。(4)在此基础上,提出了一种EFSMs符号模型自动检测方法。作为一个例子,我们在模型中描述了一个简单的拍卖系统,并检查了它的一些动态特性。我们发现这些属性可以在几分钟内在PC上检查。(5)我们在本科生的实验室工作中引入了自动验证工具。在实验室工作中,学生确定CPU指令集和CPU架构,然后将CPU设计细化到逻辑设计水平。最终设计采用多个fsm作为CPU控制器。我们分析了工作负载并调查了最终cpu的正确性。我们发现形式化方法对于设计正确的顺序机(特别是并行顺序机)是有用的。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
北濱優子: "CPU設計導入教育への形式的設計手法の適用"情報処理学会論文誌. Vol.41,No.11. 3114-3121 (2000)
Yuko Kitahama:“形式设计方法在 CPU 设计入门教育中的应用”,日本信息处理学会汇刊,第 41 卷,第 3114-3121 期(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
辻川竜宏: "全称子で束縛された冠頭標準形プレスブルガー文の真偽判定分散実行"情報処理学会第60回全国大会講演論文集. 第1集. 337-338 (2000)
Tatsuhiro Tsujikawa:“由通用名称绑定的前缀标准形式 Presburger 句子的真/假确定的分布式执行”日本信息处理学会第 60 届全国大会记录第 1 卷 337-338(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kozo OKANO: "Formal Verification of CPU in Laboratory Work"Proceedings of 2001 International Conference on Microelectronic Systems Education. (to appear). (2001)
Kozo OKANO:“实验室工作中 CPU 的形式验证”2001 年国际微电子系统教育会议论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
竹中 崇: "整数入力値を保持するレジスタを持つ EFSM に対する記号モデル検査アルゴリズム"電子情報通信学会第13回回路とシステム(軽井沢)ワークショップ. (発表予定) (1999)
Takashi Takenaka:“带有保存整数输入值的寄存器的 EFSM 的符号模型检查算法”IEICE 第 13 届电路与系统(轻井泽)研讨会(预定演示)(1999 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kozo Okano: "Specification of Real-time Systems using a Timed Automata Model with Shared Variables and Verification of Partial-deadlock Freeness"Proceedings of IEEE International Conference on Parallel Processing Workshops 1999. 576-581 (1999)
Kozo Okano:“使用具有共享变量的定时自动机模型的实时系统规范和部分死锁自由度的验证”1999 年 IEEE 国际并行处理研讨会会议记录。576-581 (1999)
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    0
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