验证无限状态系统越来越多表达的时序逻辑

时间逻辑是一种形式化系统，用于指定和推理按时间限定的命题。它提供了一种统一的程序验证方法，因为它适用于顺序和并行程序，并提供了一个统一的框架来描述任何抽象级别的系统。因此，许多自动化系统被提议在无限状态设置中只考虑计算树逻辑（CTL）或线性时序逻辑（LTL）。不幸的是，这些逻辑极大地降低了表达能力，因为它们限制了时间操作符和路径量词之间的相互作用，因此不允许表达许多实际属性，例如，“沿着某个未来，事件无限频繁地发生。”相反，CTL^*是CTL和LTL的超集，可以促进基于路径和基于状态的推理之间的相互作用。CTL公司^*因此，只允许涉及存在系统稳定性和“可能性”属性的属性的表达。到目前为止，还没有允许验证这种表达性CTL的自动化系统^*无限状态系统的性质。本文提出了一种能够完成此任务的方法，从而介绍了第一个已知的用于符号证明CTL的全自动工具^*（无限状态）整数程序的属性。该方法使用一种内部编码，允许对CTL中发生的时间运算符嵌套和路径量词之间的微妙相互作用进行推理^*证据。首先采用程序转换，将转换关系中的不确定性与必要时预测未来结果的变量中的显式不确定性进行权衡。然后，我们综合并量化转换后的程序的前提条件，这些前提条件表示满足CTL的程序状态^*公式。

本文展示了我们的方法在实践中的可行性，从而产生了一类新的全自动工具，能够证明以前任何工具都无法证明的关键属性。此外，我们考虑CTL的线性过去扩展^*对于无限状态系统来说，过去是线性的，每个时刻都有一个独特的过去。我们讨论了这种扩展的实践，以及如何通过使用历史变量进一步支持它。我们已经实施了我们的方法，并报告了我们在案例研究（从较小的项目到展示CTL表达能力的案例研究）中进行的基准测试^*从设备驱动程序和各种工业示例中提取的更大的代码库。