Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les systèmes embarqués sont soumis à de nombreuses contraintes et certains sont en interaction étroite avec des procédés dangereux ou interviennent dans des processus de décisions impactant des vies humaines. Pour augmenter le degré de confiance en ces systèmes, plusieurs méthodes formelles peuvent être mises en oeuvre : la démonstration assistée de preuve, l'examen automatisé des comportements du système ou le raffinement de spécification. Dans chaque cas, on présente le principe, les principaux outils académiques et certains outils industriels ainsi que les réalisations pratiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Emmanuelle ENCRENAZ-TIPHENE : Ingénieur de l'École polytechnique féminine - Maître de conférences à l'Université Pierre et Marie Curie, Paris
INTRODUCTION
Les systèmes embarqués sont soumis à de nombreuses contraintes et certains sont en interaction étroite avec des procédés dangereux ou interviennent dans des processus de décisions impactant des vies humaines. Le développement de tels systèmes doit offrir des garanties de bon fonctionnement et de bon rétablissement en cas de défaillance d'une partie interne ou d'un environnement non prévu.
Des méthodes de vérifications formelles peuvent être mises en œuvre pour augmenter le degré de confiance des systèmes. Trois grandes classes se distinguent :
-
la preuve assistée (theorem-proving) ;
-
la vérification par modèle (model-checking) et ses nombreuses variantes et extensions ;
enfin le raffinement de spécification.
On présente le positionnement de ces approches dans le flot de conception des systèmes embarqués.
Pour chaque approche, on s'attache à présenter simplement le principe de base, le domaine applicatif principal, les outils disponibles ainsi que les réalisations académiques et industrielles. Cet article n'utilise pas de formalisme mathématique poussé pour être accessible au plus grand nombre. Les références bibliographiques permettent d'approfondir chaque approche tant sur les aspects formels que sur les outils disponibles ou (le cas échéant) leur utilisation dans un contexte industriel.
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5. Conception sûre garantie par construction
Les approches de conception sûres adoptent une approche différente : plutôt que de greffer des outils de vérification au flot de conception habituel, elles proposent de repenser l'intégralité du flot de conception en produisant des modèles directement prouvables, et des transformations de ces modèles vers du code exécutable ou des composants matériels, préservant la spécification initiale du système. L'article [S 2 525] présente en détail cette démarche.
5.1 Principe de la méthode B
La méthode B offre un cadre de description de la spécification du système, décrivant sa fonctionnalité, et de transformations incrémentales, ajoutant progressivement des détails de réalisation, tout en garantissant que le modèle concret satisfait la fonctionnalité initialement décrite. Avec cette démarche, il n'y a pas de réécriture de modèles dans différents langages en fonction du niveau d'abstraction considéré, et toute transformation apportée à un modèle doit être prouvée. Cette méthode repose sur la théorie des ensembles et la logique des prédicats du 1er ordre. Elle est implantée dans l'outil Atelier B. Dans cette méthode, on distingue au moins trois niveaux d'abstraction :
-
la spécification, décrite comme une collection de machines abstraites. Une machine abstraite propose un ensemble de services (fonctions). Elle contient un ensemble de variables internes accessibles uniquement au travers d'accesseurs et décrit des opérations sur ces variables permettant de réaliser les services. Chaque opération est décrite sous la forme d'un couple <préconditions, actions>. Les préconditions indiquent les conditions qui doivent être réunies pour que les actions puissent être exécutées. Les actions sont représentées au moyen de substitutions. À chaque machine est...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABRIAL (J.-R.) - The B-book : assigning programs to meanings. - Cambridge University Press New York, NY, USA © 1996 ISBN:0-521-49619-5 (1996).
-
(2) - BOUISSOU (O.) - Vérification partielle de programmes de contrôle-commande par interprétation abstraite. - Technique et Science informatiques, Lavoisier-Hermès, vol. 31, no 3, p. 337-374 (2012).
-
(3) - BRYANT (R.) - Graph-based algorithms for boolean function manipulation. - IEEE Trans. Computers, 35(8), p. 677-691 (1986).
-
(4) - CLARKE (E.) et al - Counter example-guided abstraction refinement. - CAV, p. 154-169 (2000).
-
(5) - CLARKE (E.) et al - Model checking and abstraction. - ACM-TOPLAS, vol. 16, no 5 (1994).
-
(6) - COOK (B.) et al - Terminator : beyond safety. - CAV 2006, p. 415-418 (2006).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Méthode B pour la spécification et la réalisation de logiciels et de systèmes critiques prouvés.
Outil AbsInt analyse de programmes C par interprétation abstraite http://www.absint.com/profile.htm
Outil Astrée développé par le laboratoire LIENS pour l'analyse de programmes C et C++ par interprétation abstraite http://www.astree.ens.fr/
Projet BIP pour la connexion sûre de composants http://www-verimag.imag.fr/Rigorous-Design-of-Component-Based.html
Outil CADP développé par l'INRIA pour l'analyse par model-checking (de type équivalence d'automates) de systèmes asynchrones http://www.inrialpes.fr/vasy/cadp/
Chaînes de CAO de circuits Cadence® et Synopsis intégrant des outils de simulation et vérification fonctionnelle aux niveaux TLM, RTL http://www.cadence.com http://www.synopsys.com
Outil CVC4 SAT modulo Theory solver pour le bounded model-checking avec theories decidable http://www.cs.nyu.edu/acsys/cvc4/
Outil FoCS développé par le laboratoire de recherche de IBM-HAIFA pour la synthèse de moniteurs à partir de spécifications PSL http://www.research.ibm.com/haifa/projects/verification/focs/psl_vcs.html
Outil...
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