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Predicate Diagrams as Basis for the Verification of Reactive Systems
This thesis proposes a diagram-based formalism for verifying temporal properties of reactive systems. Diagrams integrate deductive and algorithmic verification techniques for the verification of finite and infinite-state systems, thus combining the expressive power and flexibility of deduction with the automation provided by algorithmic methods.
Our formal framework for the specification and verification of reactive systems includes the Generalized Temporal Logic of Actions (TLA*) from Merz for both mathematical modeling reactive systems and specifying temporal properties to be verified. As verification method we adopt a class of diagrams, the so-called predicate diagrams from Cansell et al.
We show that the concept of predicate diagrams can be used to verify not only discrete systems, but also some more complex classes of reactive systems such as real-time systems and parameterized systems. We define two variants of predicate diagrams, namely timed predicate diagrams and parameterized predicate diagrams, which can be used to verify real-time and parameterized systems.
We prove the completeness of predicate diagrams and study an approach for the generation of predicate diagrams. We develop prototype tools that can be used for supporting the generation of diagrams semi-automatically.In dieser Arbeit schlagen wir einen diagramm-basierten Formalismus
für die Verifikation reaktiver Systeme vor. Diagramme integrieren die deduktiven und algorithmischen Techniken zur Verifikation endlicher und unendlicher Systeme, dadurch kombinieren sie die Ausdrucksstärke und
die Flexibilität von Deduktion mit der von algoritmischen Methoden
unterstützten Automatisierung.
Unser Ansatz für Spezifikation und Verifikation reaktiver
Systeme schließt die Generalized Temporal Logic of
Actions (TLA*) von Merz ein, die für die mathematische
Modellierung sowohl reaktiver Systeme als auch ihrer Eigenschaften
benutzt wird. Als Methode zur Verifikation wenden wir
Prädikaten-diagramme von Cansell et al. an.
Wir zeigen, daß das Konzept von Prädikatendiagrammen
verwendet werden kann, um nicht nur diskrete Systeme zu
verifizieren, sondern auch kompliziertere Klassen von reaktiven
Systemen wie Realzeitsysteme und parametrisierte Systeme. Wir
definieren zwei Varianten von Prädikatendiagrammen, nämlich
gezeitete Prädikatendiagramme und parametrisierte
Prädikatendiagramme, die benutzt werden können, um die
Realzeit- und parametrisierten Systeme zu verifizieren.
Die Vollständigkeit der Prädikatendiagramme wird nachgewiesen
und ein Ansatz für die Generierung von Prädikatendiagrammen
wird studiert. Wir entwickeln prototypische Werkzeuge, die die
semi-automatische Generierung von Diagrammen unterstützen