Programmverifikation: Sequentielle, Parallele Und Verteilte Programme

ISBN-13: 9783540574798 / Niemiecki / Twarda / 1994 / 258 str.

Krzysztof R. Apt; Ernst-R]diger Olderog

Opis

Dieses Buch bietet als erstes Lehrbuch eine systematische Einf}hrung in die Programmverifikation. Sequentielle, parallele und verteilte Programme werdenin einheitlicher Weise behandelt. In den einzelnen Kapiteln des Buches werden deterministische und nichtdeterministische Programme, Programme mit gemeinsamen Variablen und verteilte Programme mit Kommunikation }berBotschaftenaustausch behandelt. F}r jede dieser Programmklassen werden eine operationelle Semantik, Syntax-gerichtete Verifikationsregeln mitsamt Korrektheitsbeweis und ein gr- eres Verifikationsbeispiel vorgestellt. Insbesondere werden Programme zur L-sung der klassischen Probleme Erzeuger-Verbraucher, wechselweiser Ausschlu und verteilte Terminierung diskutiert und verifiziert. Eine Besonderheit desBuches ist die einheitliche Behandlung von Fairne -Annahmen und die Benutzung von Programmtransformationen. Das Buch eignet sich f}r ein- oder zweisemestrige Vorlesungen }ber Programmverifikation. Die Kapitel sind einheitlich strukturiert und enthalten eine Reihe von ]bungsaufgaben und bibliographischen Hinweisen. Das Buch f}hrt auch an aktuelle Themen der Forschung heran.

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Beispiel eines parallelen Programmes.- Lösung 1.- Lösung 2.- Lösung 3.- Lösung 4.- Lösung 5.- Lösung 6.- 1.2 Programmkorrektheit.- 1.3 Struktur dieses Buches.- 2 Vorbereitungen.- 2.1 Syntax.- 2.2 Getypte Ausdrücke.- Typen.- Variablen.- Konstanten.- Ausdrücke.- Indizierte Variablen.- 2.3 Semantik von Ausdrücken.- Feste Struktur.- Zustände.- Definition der Semantik.- Modifikation von Zuständen.- 2.4 Formale Beweissysteme.- 2.5 Logische Formeln.- 2.6 Semantik von logischen Formeln.- 2.7 Substitution.- 2.8 Substitutions-Lemma.- 2.9 Übungsaufgaben.- 2.10 Bibliographische Anmerkungen.- 3 Deterministische Programme.- 3.1 Syntax.- 3.2 Semantik.- Eigenschaften der Semantiken.- 3.3 Verifikation.- Partielle Korrektheit.- Totale Korrektheit.- Korrektheit der Beweissysteme.- 3.4 Beweisskizzen.- Partielle Korrektheit.- Totale Korrektheit.- Programmdokumentation.- 3.5 Vollständigkeit.- 3.6 Zusätzliche Axiome und Regeln.- 3.7 Systematische Entwicklung korrekter Programme.- Summations-Problem.- 3.8 Fallstudie: Minimale Abschnittssumme.- 3.9 Übungsaufgaben.- 3.10 Bibliographische Anmerkungen.- 4 Disjunkte parallele Programme.- 4.1 Syntax.- 4.2 Semantik.- Determinismus.- Sequentialisierung.- 4.3 Verifikation.- Parallele Komposition.- Hilfsvariablen.- Korrektheit der Beweissysteme.- 4.4 Fallstudie: Finde Positives Element.- 4.5 Übungsaufgaben.- 4.6 Bibliographische Anmerkungen.- 5 Parallele Programme mit gemeinsamen Variablen.- 5.1 Zugriff auf gemeinsame Variablen.- 5.2 Syntax.- 5.3 Semantik.- Atomarität.- 5.4 Verifikation: Partielle Korrektheit.- Komponenten-Programme.- Keine Kompositionalität des Ein/Ausgabe-Verhaltens.- Parallele Komposition: Interferenz-Freiheit.- Notwendigkeit von Hilfsvariablen.- Korrektheit des Beweissystems.- 5.5 Verifikation: Totale Korrektheit.- Komponenten-Programme.- Parallele Komposition: Interferenz-Freiheit.- Korrektheit des Beweissystems.- Diskussion.- 5.6 Fallstudie: Finde positives Element schneller.- 5.7 Verändern von Interferenzpunkten.- 5.8 Fallstudie: Parallele Nullstellensuche.- Schritt 1. Vereinfachung des Programms.- Schritt 2. Beweis der partiellen Korrektheit.- 5.9 Übungsaufgaben.- 5.10 Bibliographische Anmerkungen.- 6 Parallele Programme mit Synchronisation.- 6.1 Syntax.- 6.2 Semantik.- 6.3 Verifikation.- Partielle Korrektheit.- Korrektheit des Beweissystems.- Schwache totale Korrektheit.- Totale Korrektheit.- Korrektheit des Beweissystems.- 6.4 Fallstudie: Erzeuger/Verbraucher-Problem.- 6.5 Fallstudie: Wechselweiser Ausschluß.- Formulierung des Problems.- Verifikation.- Peterson’s Lösung.- Dijkstra’s Lösung.- 6.6 Verändern von Interferenzpunkten.- 6.7 Fallstudie: Synchronisierte Nullstellensuche.- Schritt 1. Vereinfachung des Programms.- Schritt 2. Zerlegung der Verifikationsaufgabe.- Schritt 3. Beweis der Terminierung.- Schritt 4. Beweis der partiellen Korrektheit.- 6.8 Übungsaufgaben.- 6.9 Bibliographische Anmerkungen.- 7 Nichtdeterministische Programme.- 7.1 Syntax.- 7.2 Semantik.- Eigenschaften der Semantiken.- 7.3 Vorteile nichtdeterministischer Programme.- Symmetrie.- Laufzeitfehler.- Nichtdeterminismus.- Modellierung von Parallelität.- 7.4 Verifikation.- 7.5 Fallstudie: Wohlfahrtsbetrüger.- 7.6 Transformation paralleler Programme.- 7.7 Übungsaufgaben.- 7.8 Bibliographische Anmerkungen.- 8 Verteilte Programme.- 8.1 Syntax.- Sequentielle Prozesse.- Verteilte Programme.- 8.2 Semantik.- 8.3 Transformation verteilter Programme.- Semantische Beziehung zwischen S und T(S).- 8.4 Verifikation.- Partielle Korrektheit.- Schwache Totale Korrektheit.- Totale Korrektheit.- Beweissysteme.- 8.5 Fallstudie: Übertragungsproblem.- Schritt 1. Zerlegung der Verifikationsaufgabe.- Schritt 2. Partielle Korrektheit.- Schritt 3. Kein Laufzeitfehler und keine Divergenz.- Schritt 4. Deadlock-Freiheit.- 8.6 Übungsaufgaben.- 8.7 Bibliographische Anmerkungen.- A. Semantik.- B. Beweisregeln.- C. Beweissysteme.- D. Beweisskizzen.- Autorenverzeichnis.- Stichwortverzeichnis.- Symbolverzeichnis.