IEEE/NASA Workshop on Leveraging Applications of Formal Methods, Verification, and Validation

This volume contains the Preliminary Proceedings of the 2005 IEEE ISoLA Workshop on Leveraging Applications of Formal Methods, Verification, and Validation, with a special track on the theme of Formal Methods in Human and Robotic Space Exploration. The workshop was held on 23-24 September 2005 at the Loyola College Graduate Center, Columbia, MD, USA. The idea behind the Workshop arose from the experience and feedback of ISoLA 2004, the 1st International Symposium on Leveraging Applications of Formal Methods held in Paphos (Cyprus) last October-November. ISoLA 2004 served the need of providing a forum for developers, users, and researchers to discuss issues related to the adoption and use of rigorous tools and methods for the specification, analysis, verification, certification, construction, test, and maintenance of systems from the point of view of their different application domains

Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation vonSchaltungen und Systemen: MBMV 2015 - Tagungsband, Chemnitz, 03. - 04. März 2015

Der Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV 2015) findet nun schon zum 18. mal statt. Ausrichter sind in diesem Jahr die Professur Schaltkreis- und Systementwurf der Technischen Universität Chemnitz und das Steinbeis-Forschungszentrum Systementwurf und Test. Der Workshop hat es sich zum Ziel gesetzt, neueste Trends, Ergebnisse und aktuelle Probleme auf dem Gebiet der Methoden zur Modellierung und Verifikation sowie der Beschreibungssprachen digitaler, analoger und Mixed-Signal-Schaltungen zu diskutieren. Er soll somit ein Forum zum Ideenaustausch sein. Weiterhin bietet der Workshop eine Plattform für den Austausch zwischen Forschung und Industrie sowie zur Pflege bestehender und zur Knüpfung neuer Kontakte. Jungen Wissenschaftlern erlaubt er, ihre Ideen und Ansätze einem breiten Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft zu präsentieren und im Rahmen der Veranstaltung auch fundiert zu diskutieren. Sein langjähriges Bestehen hat ihn zu einer festen Größe in vielen Veranstaltungskalendern gemacht. Traditionell sind auch die Treffen der ITGFachgruppen an den Workshop angegliedert. In diesem Jahr nutzen zwei im Rahmen der InnoProfile-Transfer-Initiative durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekte den Workshop, um in zwei eigenen Tracks ihre Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zu präsentieren. Vertreter der Projekte Generische Plattform für Systemzuverlässigkeit und Verifikation (GPZV) und GINKO - Generische Infrastruktur zur nahtlosen energetischen Kopplung von Elektrofahrzeugen stellen Teile ihrer gegenwärtigen Arbeiten vor. Dies bereichert denWorkshop durch zusätzliche Themenschwerpunkte und bietet eine wertvolle Ergänzung zu den Beiträgen der Autoren. [... aus dem Vorwort

Standart-konformes Snapshotting für SystemC Virtuelle Plattformen

The steady increase in complexity of high-end embedded systems goes along with an increasingly complex design process. We are currently still in a transition phase from Hardware-Description Language (HDL) based design towards virtual-platform-based design of embedded systems. As design complexity rises faster than developer productivity a gap forms. Restoring productivity while at the same time managing increased design complexity can also be achieved through focussing on the development of new tools and design methodologies. In most application areas, high-level modelling languages such as SystemC are used in early design phases. In modern software development Continuous Integration (CI) is used to automatically test if a submitted piece of code breaks functionality. Application of the CI concept to embedded system design and testing requires fast build and test execution times from the virtual platform framework. For this use case the ability to save a specific state of a virtual platform becomes necessary. The saving and restoring of specific states of a simulation requires the ability to serialize all data structures within the simulation models. Improving the frameworks and establishing better methods will only help to narrow the design gap, if these changes are introduced with the needs of the engineers and developers in mind. Ultimately, it is their productivity that shall be improved. The ability to save the state of a virtual platform enables developers to run longer test campaigns that can even contain randomized test stimuli. If the saved states are modifiable the developers can inject faulty states into the simulation models. This work contributes an extension to the SoCRocket virtual platform framework to enable snapshotting. The snapshotting extension can be considered a reference implementation as the utilization of current SystemC/TLM standards makes it compatible to other frameworkds. Furthermore, integrating the UVM SystemC library into the framework enables test driven development and fast validation of SystemC/TLM models using snapshots. These extensions narrow the design gap by supporting designers, testers and developers to work more efficiently.Die stetige Steigerung der Komplexität eingebetteter Systeme geht einher mit einer ebenso steigenden Komplexität des Entwurfsprozesses. Wir befinden uns momentan in der Übergangsphase vom Entwurf von eingebetteten Systemen basierend auf Hardware-Beschreibungssprachen hin zum Entwurf ebendieser basierend auf virtuellen Plattformen. Da die Entwurfskomplexität rasanter steigt als die Produktivität der Entwickler, entsteht eine Kluft. Die Produktivität wiederherzustellen und gleichzeitig die gesteigerte Entwurfskomplexität zu bewältigen, kann auch erreicht werden, indem der Fokus auf die Entwicklung neuer Werkzeuge und Entwurfsmethoden gelegt wird. In den meisten Anwendungsgebieten werden Modellierungssprachen auf hoher Ebene, wie zum Beispiel SystemC, in den frühen Entwurfsphasen benutzt. In der modernen Software-Entwicklung wird Continuous Integration (CI) benutzt um automatisiert zu überprüfen, ob eine eingespielte Änderung am Quelltext bestehende Funktionalitäten beeinträchtigt. Die Anwendung des CI-Konzepts auf den Entwurf und das Testen von eingebetteten Systemen fordert schnelle Bau- und Test-Ausführungszeiten von dem genutzten Framework für virtuelle Plattformen. Für diesen Anwendungsfall wird auch die Fähigkeit, einen bestimmten Zustand der virtuellen Plattform zu speichern, erforderlich. Das Speichern und Wiederherstellen der Zustände einer Simulation erfordert die Serialisierung aller Datenstrukturen, die sich in den Simulationsmodellen befinden. Das Verbessern von Frameworks und Etablieren besserer Methodiken hilft nur die Entwurfs-Kluft zu verringern, wenn diese Änderungen mit Berücksichtigung der Bedürfnisse der Entwickler und Ingenieure eingeführt werden. Letztendlich ist es ihre Produktivität, die gesteigert werden soll. Die Fähigkeit den Zustand einer virtuellen Plattform zu speichern, ermöglicht es den Entwicklern, längere Testkampagnen laufen zu lassen, die auch zufällig erzeugte Teststimuli beinhalten können oder, falls die gespeicherten Zustände modifizierbar sind, fehlerbehaftete Zustände in die Simulationsmodelle zu injizieren. Mein mit dieser Arbeit geleisteter Beitrag beinhaltet die Erweiterung des SoCRocket Frameworks um Checkpointing Funktionalität im Sinne einer Referenzimplementierung. Weiterhin ermöglicht die Integration der UVM SystemC Bibliothek in das Framework die Umsetzung der testgetriebenen Entwicklung und schnelle Validierung von SystemC/TLM Modellen mit Hilfe von Snapshots

SystemC Through the Looking Glass : Non-Intrusive Analysis of Electronic System Level Designs in SystemC

Due to the ever increasing complexity of hardware and hardware/software co-designs, developers strive for higher levels of abstractions in the early stages of the design flow. To address these demands, design at the Electronic System Level (ESL) has been introduced. SystemC currently is the de-facto standard for ESL design. The extraction of data from system designs written in SystemC is thereby crucial e.g. for the proper understanding of a given system. However, no satisfactory support of reflection/introspection of SystemC has been provided yet. Previously proposed methods for this purpose %introduced to achieve the goal nonetheless either focus on static aspects only, restrict the language means of SystemC, or rely on modifications of the compiler and/or parser. In this thesis, approaches that overcome these limitations are introduced, allowing the extraction of information from a given SystemC design without changing the SystemC library or the compiler. The proposed approaches retrieve both, static and dynamic (i.e. run-time) information

Model checking SystemC designs using timed automata

SystemC is widely used for modeling and simulation in hard-ware/software co-design. Due to the lack of a complete for-mal semantics, it is not possible to verify SystemC designs. In this paper, we present an approach to overcome this prob-lem by defining the semantics of SystemC by a mapping from SystemC designs into the well-defined semantics of Uppaal timed automata. The informally defined behavior and the structure of SystemC designs are completely preserved in the generated Uppaal models. The resulting Uppaal models allow us to use the Uppaal model checker and the Uppaal tool suite, including simulation and visualization tools. The model checker can be used to verify important properties such as liveness, deadlock freedom or compliance with tim-ing constraints. We have implemented the presented trans-formation, applied it to two examples and verified liveness, safety and timing properties by model checking, thus show-ing the applicability of our approach in practice

Convex polyhedral abstractions, specialisation and property-based predicate splitting in Horn clause verification

We present an approach to constrained Horn clause (CHC) verification combining three techniques: abstract interpretation over a domain of convex polyhedra, specialisation of the constraints in CHCs using abstract interpretation of query-answer transformed clauses, and refinement by splitting predicates. The purpose of the work is to investigate how analysis and transformation tools developed for constraint logic programs (CLP) can be applied to the Horn clause verification problem. Abstract interpretation over convex polyhedra is capable of deriving sophisticated invariants and when used in conjunction with specialisation for propagating constraints it can frequently solve challenging verification problems. This is a contribution in itself, but refinement is needed when it fails, and the question of how to refine convex polyhedral analyses has not been studied much. We present a refinement technique based on interpolants derived from a counterexample trace; these are used to drive a property-based specialisation that splits predicates, leading in turn to more precise convex polyhedral analyses. The process of specialisation, analysis and splitting can be repeated, in a manner similar to the CEGAR and iterative specialisation approaches.Comment: In Proceedings HCVS 2014, arXiv:1412.082

Representation of synchronous, asynchronous, and polychronous components by clocked guarded actions

International audienceFor the design of embedded systems, many languages are in use, which are based on different models of computation such as event-, data-, and clock-driven paradigms as well as paradigms without a clear notion of time. Systems composed of such heterogeneous components are hard to analyze so that mainly co-simulation by coupling different simulators has been considered so-far. In this article, we propose clocked guarded actions as a unique intermediate representation that can be used as a common basis for simulation, analysis, and synthesis. We show how synchronous, (untimed) asynchronous, and polychronous languages can be translated to clocked guarded actions to demonstrate that our intermediate representation is powerful enough to capture rather different models of computation. Having a unique and composable intermediate representation of these components at hand allows one a simple composition of these components. Moreover, we show how clocked guarded actions can be used for verification by symbolic model checking and simulation by SystemC

Workshop on Verification and Theorem Proving for Continuous Systems (NetCA Workshop 2005)

Oxford, UK, 26 August 200