Verifikation reaktiver Systeme - Universität Kaiserslautern

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Sobald zum Beispiel Zustandsänderungen asynchron vonstatten gehen, lässt
sich das System nicht mehr als endliche Menge von zeitbasierten Zuständen
darstellen. Dies ist nicht möglich, da das Intervall zwischen zwei Zeitpunkten
schließlich beliebig hoch aufgelöst werden kann, also zwischen zwei beliebig dicht
aufeinander folgenden Zeitpunkten unendlich viele Zeitzustände dazwischen liegen.
Unter anderem werden sogenannte erweiterte endliche Automaten, wie in
[KuKu98] beschrieben, regelmäßig in frühen Phasen von Design-Flows verwendet.
Diese Automaten gehören zur mächtigsten Klasse von Maschinenmodellen
(touring-complete) und führen auf unendliche Zustandsräume.
Ein weiteres Problem bei unendlichen Zustandsräumen besteht darin, dass
für die Modellprüfung keine Garantie auf Terminierung gegeben werden kann.
Daher versucht man, als zu prüfenden Zustandsraum sich auf die endlichen
Kontrollstrukturen zu beschränken, anstatt auf unendlichen Datenstrukturen
zu prüfen.
Allerdings unabhängig davon, ob es sich um endliche, oder unendliche Zustandsräume
handelt, wird bei Modellprüfung meist nur zwischen lokaler und
globaler unterschieden.
4 Modellprüfung
Bei Modellprüfung geht es um Verfahren, die bestimmte Aussagen auf gegebenen
Modellen auf Korrektheit/Gültigkeit untersuchen. Grundlage einer jeden
Verifikation ist zunächst ein mathematisches, bzw. theoretisches Modell des zu
prüfenden Systems.
Definition: Modellprüfung ist eine Technik zur Verifikation von in der
Informatik auftretenden Systemen. [ArBi97]
Dieses Modell muss natürlich die zu verifizierenden Eigenschaften in geeigneter
Weise genau genug beschreiben. Zusätzlich zum Modell wird außerdem
eine zu diesem passende Sprache benötigt, um die zu prüfenden Eigenschaften
beschreiben zu können.
Die Modellprüfung ist dann das Verfahren, welches mehr oder minder vollautomatisch
diese Eigenschaften überprüft. Abhängig vom Verfahren wird beim
Fehlschlagen der Prüfung auch ein Gegenbeispiel geliefert, was der Fehlersuche
natürlich sehr dienlich ist, bzw. überhaupt erst einen Ansatzpunkt für diese liefert.
Es gibt globale und lokale Modellprüfungsalgorithmen sowohl für endliche als
auch für unendliche Zustandsräume. Seit geraumer Zeit werden neue Möglichkeiten,
Zustandsräume effektiv zu beschreiben und zu verwalten, gesucht. Dies
führte zu unterschiedlichen symbolischen Repräsentationen, unter anderem zu:
– Prädikatenlogik
– [endliche] Automaten