|
|
Automata in Infinite-state Formal Verification
Lengál, Ondřej ; Jančar, Petr (referee) ; Veith, Helmut (referee) ; Esparza, Javier (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce se zaměřuje na konečné automaty nad konečnými slovy a konečnými stromy, a použití těchto automatů při formální verifikaci nekonečně stavových systémů. Práce se nejdříve věnuje rozšíření existujícího přístupu pro verifikaci programů které manipulují s haldou (konkrétně programů s dynamickými datovými strukturami), jenž je založen na stromových automatech. V práci je navrženo několik rozšíření tohoto přístupu, jako například jeho plná automatizace či jeho rozšíření o podporu uspořádaných dat. V práci jsou popsány nové rozhodovací procedury pro dvě logiky, které jsou často používány ve formální verifikaci: pro separační logiku a pro slabou monadickou druhořádovou logiku s následníkem. Obě tyto rozhodovací procedury jsou založeny na převodu jejich problému do automatové domény a následné manipulaci v této cílové doméně. Posledním přínosem této práce je vývoj nových algoritmů k efektivní manipulaci se stromovými automaty, s důrazem na testování inkluze jazyků těchto automatů a manipulaci s automaty s velkými abecedami, a implementace těchto algoritmů v knihovně pro obecné použití. Tyto vyvinuté algoritmy jsou použity jako klíčová technologie, která umožňuje použití výše uvedených technik v praxi.
|
|
|
A Library for Binary Decision Diagrams
Paulovčák, Martin ; Holík, Lukáš (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
The aim of this thesis is to create an easy-to-use library that will provide the basic means for Boolean function manipulation based on six different variants of Binary Decision Diagrams - BDD, ZDD, CBDD, CZDD, TBDD, and ESRBDD. The library is implemented in the ISO C programming language, uses closed hashing, index-based node referencing, mark and sweep based garbage collector and diagram construction is based on classical depth-first traversal. The implemented variants of these diagrams were compared on benchmarks and although the optimal choice of decision diagram variant depends on given problem, in general TBDD proved to be the best choice in terms of the resulting graph size and also CPU time.
|
|
|
Human Interface to Automata Libraries of MONA Tool
Pyšný, Radek ; Šimáček, Jiří (referee) ; Rogalewicz, Adam (advisor)
Finite tree automata is formalism used in many different areas of computer science, among others in the area of formal verification. Nowdays there are few tools used for handling of finite tree automata, however libraries of MONA tool are the best choice. The finite tree automata are a frequent tool for formal verification of computer systems which work with dynamic data structures. The input format of finite tree automata for libraries of MONA tool is very difficult for humans because it is necessary to enter the move function of the finite tree automaton in a form of several multiterminal binary decision diagrams. The aim of this thesis is to design and implement tool to convert the finite set of move rules into internal format of the MONA tool.
|
|
|
An Efficient Finite Tree Automata Library
Lengál, Ondřej ; Konečný, Filip (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Numerous computer systems use dynamic control and data structures of unbounded size. These data structures have often the character of trees or they can be encoded as trees with some additional pointers. This is exploited by some currently intensively studied techniques of formal verification that represent an infinite number of states using a finite tree automaton. However, currently there is no tree automata library implementation that would provide an efficient and flexible support for such methods. Thus the aim of this Mas- ter's Thesis is to provide such a library. The present paper first describes the theoretical background of finite tree automata and regular tree languages. Then it surveys the cur- rent implementations of tree automata libraries and studies various verification techniques, outlining requirements for the library. Representation of a finite tree automaton and algo- rithms that perform standard language operations on this representation are proposed in the next part, which is followed by description of library implementation. Through a series of experiments it is shown that the library can compete with other available tree automata libraries, in certain areas being even significantly superior to them.
|
|
|
Automata in Decision Procedures and Performance Analysis
Fiedor, Tomáš ; Barnat, Jiří (referee) ; Radu, Iosif (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce se věnuje vylepšení současného stavu formalní analýzy a verifikace založené na automatech a zaměřené na systémy s nekonečnými stavovými prostory. V první části se práce zabývá dvěma rozhodovacími procedurami pro logiku WS1S, které jsou založené na korespondenci mezi formulemi logiky WS1S a konečnými automaty. První metoda je založena na tzv. antiřetězcích, ale, je limitována pouze na formule v prenexním normálním tvaru. Následně je tento přístup zobecněn na libovolné formule, jsou zavedeny tzv. jazykové termy a na jejich základě je navržena nová procedura, která pracuje za běhu a zpracovává tyto termy "líným" způsobem. Abychom získali efektivní rozhodovací proceduru, je dále navržena sada optimalizací (přičemž některé nejsou limitovány pouze pro naše přístupy). Obě metody jsou srovnány s ostatními nástroji implementujícími různé známé rozhodovací procedury. Získané výsledky jsou povzbuzující a ukazují, že použitelnost logiky WS1S je možno rozšířit na širší třídu formulí. V druhé části se práce zabývá analýzou mezí zdrojů programů manipulujících s haldou. Je zde navržena nová třída tzv. tvarových norem založených na délkách cest mezi význačnými místy na haldě, které jsou automaticky odvozovány z analyzovaného programu. Na základě této třídy norem je dále navržen kalkul, který je schopen přesně odvodit změny odvozených normů a použít je k vygenerování odpovídající celočíselné reprezentace vstupního programu, která je následně využita pro následovanou dedikovanou analýzou mezí zdrojů. Tato metoda byla implementována nad analýzou tvaru založenou na tzv. lesních automatech, implementovanou v nástroji Forester, a dále byl použit dobře zavedený analyzátor mezí zdrojů, implementovaný v nástroji Loopus. V experimentální evaluaci bylo ukázáno, že je opravdu takto získán silný analyzátor, který je schopen odvodit meze programů, které ještě nikdy plně automatizovaně odvozené nebyly.
|
|
|
Deciding WS1S with Automata
Bednář, Pavel ; Lengál, Ondřej (referee) ; Holík, Lukáš (advisor)
WS1S is second-order logic with simple syntax and semantics, offering great brevity and decidability using finite automata. Unfortunately, the complexity of the decision procedure is nonelementary, which may sounds like a problem for practical applications, but on the other hand it represents a certain space for various heuristics and optimizations. The most widely used tool in this field, Mona, is a demonstration that finite automata with large alphabets can work efficiently, thanks to BDD encoding of transitions. In this work, we present a novel decision procedure for WS1S that combines the classical approach with the Mona approach by integrating the transitions represented by BDD directly into the automaton. In this way, we achieve the efficiency of BDD transitions, but at the same time flexibility thanks to the use of automata only and in addition, compared to BDD, we can skip more variables or work with non-determinism. Experiments shows that we are able to compete with the Mona in some areas and we are also able to create automata with fewer states than Mona in general.
|
|
|
Automata in Decision Procedures and Performance Analysis
Fiedor, Tomáš ; Barnat, Jiří (referee) ; Radu, Iosif (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce se věnuje vylepšení současného stavu formalní analýzy a verifikace založené na automatech a zaměřené na systémy s nekonečnými stavovými prostory. V první části se práce zabývá dvěma rozhodovacími procedurami pro logiku WS1S, které jsou založené na korespondenci mezi formulemi logiky WS1S a konečnými automaty. První metoda je založena na tzv. antiřetězcích, ale, je limitována pouze na formule v prenexním normálním tvaru. Následně je tento přístup zobecněn na libovolné formule, jsou zavedeny tzv. jazykové termy a na jejich základě je navržena nová procedura, která pracuje za běhu a zpracovává tyto termy "líným" způsobem. Abychom získali efektivní rozhodovací proceduru, je dále navržena sada optimalizací (přičemž některé nejsou limitovány pouze pro naše přístupy). Obě metody jsou srovnány s ostatními nástroji implementujícími různé známé rozhodovací procedury. Získané výsledky jsou povzbuzující a ukazují, že použitelnost logiky WS1S je možno rozšířit na širší třídu formulí. V druhé části se práce zabývá analýzou mezí zdrojů programů manipulujících s haldou. Je zde navržena nová třída tzv. tvarových norem založených na délkách cest mezi význačnými místy na haldě, které jsou automaticky odvozovány z analyzovaného programu. Na základě této třídy norem je dále navržen kalkul, který je schopen přesně odvodit změny odvozených normů a použít je k vygenerování odpovídající celočíselné reprezentace vstupního programu, která je následně využita pro následovanou dedikovanou analýzou mezí zdrojů. Tato metoda byla implementována nad analýzou tvaru založenou na tzv. lesních automatech, implementovanou v nástroji Forester, a dále byl použit dobře zavedený analyzátor mezí zdrojů, implementovaný v nástroji Loopus. V experimentální evaluaci bylo ukázáno, že je opravdu takto získán silný analyzátor, který je schopen odvodit meze programů, které ještě nikdy plně automatizovaně odvozené nebyly.
|
|
|
A Library for Binary Decision Diagrams
Paulovčák, Martin ; Holík, Lukáš (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
The aim of this thesis is to create an easy-to-use library that will provide the basic means for Boolean function manipulation based on six different variants of Binary Decision Diagrams - BDD, ZDD, CBDD, CZDD, TBDD, and ESRBDD. The library is implemented in the ISO C programming language, uses closed hashing, index-based node referencing, mark and sweep based garbage collector and diagram construction is based on classical depth-first traversal. The implemented variants of these diagrams were compared on benchmarks and although the optimal choice of decision diagram variant depends on given problem, in general TBDD proved to be the best choice in terms of the resulting graph size and also CPU time.
|
|
|
Human Interface to Automata Libraries of MONA Tool
Pyšný, Radek ; Šimáček, Jiří (referee) ; Rogalewicz, Adam (advisor)
Finite tree automata is formalism used in many different areas of computer science, among others in the area of formal verification. Nowdays there are few tools used for handling of finite tree automata, however libraries of MONA tool are the best choice. The finite tree automata are a frequent tool for formal verification of computer systems which work with dynamic data structures. The input format of finite tree automata for libraries of MONA tool is very difficult for humans because it is necessary to enter the move function of the finite tree automaton in a form of several multiterminal binary decision diagrams. The aim of this thesis is to design and implement tool to convert the finite set of move rules into internal format of the MONA tool.
|
|
|
Fault tree analysis
Masák, Tomáš ; Antoch, Jaromír (advisor) ; Bejda, Přemysl (referee)
In the thesis, selected procedures of fault tree analysis and their applications to system reliability analysis are described. Emphasis is placed especially on effective determination of minimal cutsets, provided coherency or monotonicity of studied fault trees. Classical ways of identifying minimal cuts and modern approaches using binary decision diagrams are presented. Precise construction of the theory of binary decision diagrams from the basic theory of Boolean algebra is covered in detail. Algorithms for finding minimal cutsets using binary decision diagrams are at first described theoretically and then they are implemented in C++ programming language. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
guest ::
