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Verifikation digitaler Systeme

  • Kartonierter Einband
  • 324 Seiten
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Beschreibung

Die Korrektheit eines digitalen Systems vollständig nachzuweisen - dieses Problem, das von großem praktischen Interesse ist, wirft eine Reihe grund legender Fragen der Modellierung von Hardware, der Entwicklung geeig neter Repräsentationen, der Möglichkeit formalen Argurnentierens und der technischen Realisierbarkeit von Verifikationswerkzeugen auf. Das vorliegende Buch gibt eine Einführung für diejenigen, die sich mit dem Gebiet der Hardwareverifikation vertraut machen wollen. Während ein Buch über dieses Thema - insbesondere auf Deutsch verfaßt - vor einigen Jahren noch etwas fast missionarisches gehabt hätte, findet das Gebiet inzwischen verbreitetes Interesse, was sich in einer zunehmenden Anzahl an Konferen zen und Veröffentlichungen wiederspiegelt. Dieses Interesse hat seine Ur sache einmal sicherlich in einem gesteigerten Problembewußtsein, daß man sich eben bei VLSI-Bausteinen keine Entwurfsfehler mehr leisten kann. Zum anderen wird immer mehr erkannt, daß das Problem der Verifikation fun damental ist für den gesamten Bereich des Hardwareentwurfs. Das Buch ist entstanden aus meiner Habilitationsschrift, aus Materialien zu einer Vorlesung "Entwurfsmethodik für komplexe digitale Systeme", die ich an der Technischen Hochschule Darmstadt von 1985 bis 1990 hielt, so wie aus einer Reihe englischsprachiger Berichte, die ich zum Zwecke der Selbstverständigung über das Gebiet geschrieben habe. Mein besonderer Dank gilt Prof. R. Piloty für die jahrelange Förderung mei ner Arbeit. Er bot mir die Möglichkeit, meine Ideen über die Verifikation digitaler Systeme während meiner Zeit als Mitarbeiter und später als Habi litand am Institut für Datentechnik der Technischen Hochschule Darmstadt zu entwickeln.

Klappentext

Die Korrektheit eines digitalen Systems vollständig nachzuweisen - dieses Problem, das von großem praktischen Interesse ist, wirft eine Reihe grund­ legender Fragen der Modellierung von Hardware, der Entwicklung geeig­ neter Repräsentationen, der Möglichkeit formalen Argurnentierens und der technischen Realisierbarkeit von Verifikationswerkzeugen auf. Das vorliegende Buch gibt eine Einführung für diejenigen, die sich mit dem Gebiet der Hardwareverifikation vertraut machen wollen. Während ein Buch über dieses Thema - insbesondere auf Deutsch verfaßt - vor einigen Jahren noch etwas fast missionarisches gehabt hätte, findet das Gebiet inzwischen verbreitetes Interesse, was sich in einer zunehmenden Anzahl an Konferen­ zen und Veröffentlichungen wiederspiegelt. Dieses Interesse hat seine Ur­ sache einmal sicherlich in einem gesteigerten Problembewußtsein, daß man sich eben bei VLSI-Bausteinen keine Entwurfsfehler mehr leisten kann. Zum anderen wird immer mehr erkannt, daß das Problem der Verifikation fun­ damental ist für den gesamten Bereich des Hardwareentwurfs. Das Buch ist entstanden aus meiner Habilitationsschrift, aus Materialien zu einer Vorlesung "Entwurfsmethodik für komplexe digitale Systeme", die ich an der Technischen Hochschule Darmstadt von 1985 bis 1990 hielt, so­ wie aus einer Reihe englischsprachiger Berichte, die ich zum Zwecke der Selbstverständigung über das Gebiet geschrieben habe. Mein besonderer Dank gilt Prof. R. Piloty für die jahrelange Förderung mei­ ner Arbeit. Er bot mir die Möglichkeit, meine Ideen über die Verifikation digitaler Systeme während meiner Zeit als Mitarbeiter und später als Habi­ litand am Institut für Datentechnik der Technischen Hochschule Darmstadt zu entwickeln.



Inhalt

I: Grundlagen.- 1 Entwurfskorrektheit.- 1.1 Notwendigkeit von Entwurfskorrektheit.- 1.2 Definition von Entwurfskorrektheit.- 1.3 Verfahren für Entwurfskorrektheit.- 1.4 Zusammenfassung.- 2 Begriff der Abstraktionsebene.- 2.1 Standardisierte Modellvorstellungen.- 2.2 Abstraktionsebenen eines Systems.- 2.3 Zum Begriff der Abstraktion.- 2.4 Abstrakte Mehrebenenmodellierung.- 2.5 Abstraktionsebenen und Sichten.- 2.6 Zusammenfassung.- 3 Modellierung von Verhalten.- 3.1 Zeitfunktionen.- 3.2 Zeitalgebren.- 3.3 Klassifizierung zeitlichen Verhaltens.- 3.4 Aggregationskonzepte.- 3.5 Zusammenfassung.- 4 Sprachen der Prädikatenlogik.- 4.1 Einführung.- 4.2 Formale Sprachen der Prädikatenlogik.- 4.3 Substitutionen.- 4.4 Semantik der Prädikatenlogik.- 4.5 Gültigkeit einer Formel.- 4.6 Zusammenfassung.- 5 Formale Systeme der Prädikatenlogik.- 5.1 Schlußregeln.- 5.2 Tautologische Konsequenzen.- 5.3 Entscheidungsverfahren der Aussagenlogik.- 5.4 Schlußregeln für Quantoren.- 5.5 Theorien der Prädikatenlogik.- 5.6 Erweiterungen einer Theorie.- 5.7 Weitere Sprachmittel der Prädikatenlogik.- 5.8 Zusammenfassung.- II: Elementare Verifikationstechniken für Hardwarebeschreibungen.- 6 Hardwarebeschreibungen.- 6.1 Begriff der Axiomatisierung.- 6.2 Theorie eines Verhaltensmodells.- 6.3 Bestandteile einer Hardwarebeschreibung.- 6.4 Wert- und zeitspezifische Axiome.- 6.5 Beschreibungsspezifische Axiome.- 6.6 Korrektheit einer Aussage.- 6.7 Zusammenfassung.- 7 Logikverifikation.- 7.1 Syntax boolescher Terme.- 7.2 Semantik boolescher Terme.- 7.3 Grundaufgaben der Logikverifikation.- 7.4 Darstellungen boolescher Terme.- 7.5 Systeme von Ersetzungsregeln.- 7.6 Entwicklungsverfahren.- 7.7 Transformation in BDD's/TDG's.- 7.8 Vektorielle boolesche Ausdrücke.- 7.9 Äquivalenz vektorieller Ausdrücke.- 7.10 Zusammenfassung.- 8 Statische Beschreibungen.- 8.1 Beschaltungen boolescher Terminals.- 8.2 Zeitliche Semantik boolescher Ausdrücke.- 8.3 Erweiterung auf Vektoren.- 8.4 Statisches Verhalten eines Gesamtsystems.- 8.5 Sortierung der Träger.- 8.6 Wired-Or- und Wired-And-Terminals.- 8.7 Tri-State-Terminals.- 8.8 Zusammenfassung.- 9 Transitionale Beschreibungen.- 9.1 Der bedingte Transfer.- 9.2 Mehrere bedingte Transfers.- 9.3 Bedeutung von Ausdrücken.- 9.4 Aussagen über transitionale Beschreibungen.- 9.5 Transitionsrelation.- 9.6 Vorwärtstransformation.- 9.7 Zweites Verfahren der Vorwärtstransformation.- 9.8 Rückwärtstransformation.- 9.9 Zweites Verfahren der Rückwärtstransformation.- 9.10 Symbolisches Model-Checking.- 9.11 Induktion im Zeitbereich.- 9.12 Erweiterung auf Vektoren.- 9.13 Zusammenfassung.- 10 Kombiniert statisch/transitionale Beschreibungen.- 10.1 srt-Beschreibungen.- 10.2 Bestimmung der Transitionsfunktionen.- 10.3 Zusammenfassung.- 11 Beschreibungen mit Vielfach-Verzögerungen.- 11.1 Einführung.- 11.2 Funktionen zum Erkennen von Flanken.- 11.3 Stabilitätsfunktion.- 11.4 Verzögerungsfunktion.- 11.5 d-statische Beschreibungen.- 11.6 Verschmelzen mehrerer Stabilitätsanforderungen.- 11.7 Setup- und Haltezeit-Bedingungen.- 11.8 Beschreibung eines D-Flipflops.- 11.9 Kombination d-statisch/quasi-transitional.- 11.10 Die ?-Funktion.- 11.11 Zeitlicher Mindestabstand.- 11.12 Aussagen über die absolute Zeit.- 11.13 Zusammenfassung.- 12 Switch-Level Beschreibungen.- 12.1 MOS-Transistoren als Schalter.- 12.2 Grundaufgaben der Switch-Level-Analyse.- 12.3 Der Typ mv.- 12.4 mv-Terme.- 12.5 Modellierung von MOS-Transistoren.- 12.6 Das assumes-Prädikat.- 12.7 Analyse von MOS-Transistor-Netzen.- 12.8 Degradierungseffekte.- 12.9 Zusammenfassung.- 13 Strukturbeschreibungen.- 13.1 Schablonen und Instanzen.- 13.2 Theorie einer Instanz.- 13.3 Regeln für die Verwendung von Ports.- 13.4 Axiome einer Beschreibung mit Instanzen.- 13.5 Verbindungen durch aktuelle Portlisten.- 13.6 Zusicherungen.- 13.7 Zusammenfassung.- III: Entwurfsmethodik.- 14 Strukturierte Entwurfsmethoden.- 14.1 Definition.- 14.2 Mehrebenenverifikation.- 14.3 Verifikation von Teilen.- 14.4 Verifikationsfreundlicher Entwurf.- 14.5 Zusammenfassung.- 15 Erweiterungen von Beschreibungen.- 15.1 Hardware-Spezifikationstechnik.- 15.2 Erweiterung einer Beschreibung.- 15.3 Logikverifikation.- 15.4 Verifikation von ert/srt-Beschreibungen.- 15.5 Zwei-Phasentakt-Systeme.- 15.6 Zusammenfassung.- 16 Interpretierbare Beschreibungen.- 16.1 Begriff der Interpretierbarkeit.- 16.2 Abstraktion im Zeitbereich.- 16.3 Abstraktion im Wertbereich.- 16.4 Arten der Interpretierbarkeit.- 16.5 Zusammenfassung.- 17 Zeitliche Abstraktion.- 17.1 Zeitliche Abstraktion durch Abtasten.- 17.2 Korrespondierende Funktionen und Prädikate.- 17.3 Abstraktion vs. Idealisierung.- 17.4 Zusammenfassung.- 18 Äquivalenz von Beschreibungen.- 18.1 Trägeräquivalenz.- 18.2 Ein/Ausgangs-Äquivalenz.- 18.3 Zusammenfassung.- 19 Verifikation von Teilen.- 19.1 Problemstellung.- 19.2 Kompositionsproblem.- 19.3 Konservative Einbettungen.- 19.4 Struktur-Konsistenz.- 19.5 Einfacher Fall der Komposition.- 19.6 Implementierungsalternativen.- 19.7 Zusammenfassung.- 20 Horizontale Verifikation.- 20.1 Horizontale Verifikation.- 20.2 Transiente und permanente Zusicherungen.- 20.3 Anpassung von Aggregationskonzepten.- 20.4 Reduktion vertikaler auf horizontale Verifikation.- 20.5 Zusammenfassung.- 21 Timing-Verifikation.- 21.1 Grundaufgabe der Timing-Verifikation.- 21.2 Transformations-Strategien.- 21.3 Beispiel einer Transformation.- 21.4 Zusammenfassung.- 22 Struktur von Verifikations-Werkzeugen.- Anhang: Beschreibung eines Divisionswerks auf vier Abstraktionsebenen.

Produktinformationen

Titel: Verifikation digitaler Systeme
Untertitel: Eine Einführung in den Entwurf korrekter digitaler Systeme
Autor:
EAN: 9783519022497
ISBN: 978-3-519-02249-7
Format: Kartonierter Einband
Herausgeber: Vieweg+Teubner Verlag
Genre: Sonstiges
Anzahl Seiten: 324
Gewicht: 490g
Größe: H235mm x B165mm x T20mm
Jahr: 1991
Auflage: 1991

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