LIST/DTSI 1 15/11/2002 Journées SECC R&D en Validation/Vérification outils pilotée par des besoins industriels Principales réalisations : Claire : environnement

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115/11/2002 Journées SECC

R&D en Validation/Vérification outils

pilotée par des besoins industriels

Principales réalisations :

•Claire : environnement de test de systèmes temps-réel distribués utilisant des simulateurs de microprocesseurs (IRSN, Airbus, Duons,…)

•Caveat : analyse statique de programmes C (synthèse de propriétés et preuve) (Airbus, EDF, TNI,…)

•GATeL : génération de tests à partir de descriptions Lustre (IRSN, Airbus)

•Fluctuat : étude de la précision numérique de calculs en nombres flottants (IRSN, Airbus)

•TAO : génération de tests à partir du source C (Rational)

Laboratoire Sûreté du Logiciel

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Analyse dynamique

Systèmes : distribués : problèmes de synchronisation temps-réel : pas d’instrumentation du code formalismes multiples : problèmes d’échanges composants logiciels et matériels à divers stades de maturité :

simulation du matériel, remplacement de composants

On développe : générateurs d’environnement de test :

pilote, bouchons, oracle simulateurs du matériel connexion à GDB

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Analyse dynamique

Simulateurs du matériel en SystemC(ex : 68040, PowerPC 755, Sharc) Aspect fonctionnel (émulateur) Aspect temporel (prise en compte des caches, pipeline) : précision ~10%

Objectifs : Performance : 1 MIPS simulé Bibliothèque de composants de base réutilisables : cache, prédiction de

branchement,…

Difficultés : performance, précision (~documentation)

Coopération : LRI

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Analyse statique

Identification de menaces (division par zéro, blocage,…) Preuve formelle Précision de calculs utilisant des nombres flottants Génération de cas de test (pilotes et oracles)

Au niveau du :• du source (C ou SystemC)• du binaire exécutable (PowerPC755)• de spécifications (Lustre)• de modèles (Promela/SPIN, géométriques) extraits du

source code

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Analyse statique

Techniques utilisées :

Preuve à la Hoare Interprétation abstraite Programmation logique contrainte Interprétation géométrique et topologie algébrique

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Analyse statique

Interprétation géométrique et topologie algébrique

Pa Pb

Pb

Pa

Vb

Va

VbVa T1

T2

T1 et T2 partagent deux ressources a et b

interdit

dead lock

inatteignable

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Analyse statique

Travaux actuels autour de Caveat :

Synthèse d’invariants (prise en compte du contexte)

Améliorations diverses de nos outils de manipulation algébrique (avec le LIFO) : filtrage, base de règle de réécriture, démonstrateur de théorèmes

Coopération des techniques :• Hoare (exact mais interactif ; locale) • interprétation abstraite (approchée mais automatique ;

globale)exemple : calcul et utilisation d’alias

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Analyse statique

Travaux actuels sur SystemC V2.0 :

Définition d’un premier sous-ensemble analysable de modules mis à plat (signaux, ports, notify, tous les wait, une seule horloge)

Analyseur statique :• Représentation interne conservant les communications (pas du C+

+ à plat, macros non expansées)• Synthèse de propriétés d’invariance, et preuve de propriétés

temporelles• Connexion à AIF format d’échange : VHDL, VERILOG, LPV (JL.

Lambert TNI-Valiosys),…

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Analyse statique

Travaux sur l’approche géométrique du parallélisme :

Référence : application EDF (100 000 lignes de C, multi-thread avec partage de ressources)

Développement d’un analyseur statique Calcul d’invariants topologiques pour éviter l’explosion combinatoire

Travaux actuels :

Calcul compositionnel d’invariants Extension d’application : POSIX, temps-réel

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Analyse statique

Analyse par interprétation abstraite des causes d’imprécisions dans les calculs flottants (IEEE 754) par

rapport aux calculs réels

Acquis : Fluctuat analyseur pour programmes C

Travaux actuels : analyse du binaire PowerPC 755 contrôle des élargissements dans les boucles recherche d’autres domaines pour améliorer la précision

de l’analyse

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Test structurel/fonctionnel

Application des outils d’analyse statique :

Programme + assertions sur l’environnement + objectif de test

Caveat sur source C :

calcul de condition de vérification (à la Hoare), puis résolution

TAO sur source C : objectif de test = automate de comportement

calcul de la condition d’entrée (interprétation abstraite), puis résolution

GATeL sur spécification Lustre : modèle + environnement + objectif (interprétation en CLP) puis dépliage + résolution + propagation

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Test fonctionnel

Test fonctionnel en présence de nombres flottants

Objectif : produire un test et un oracle pour décider de la validité du résultat d’un calcul en nombres flottants

y=f(x) {x1 = 3.14, y1 [5.10,5.21] [5.33,5.38]}, …

Problèmes : Bon conditionnement du modèle? Sensibilité du graphe de contrôle du modèle. Génération de solution d’un système de contraintes avec flottants.

Travaux en cours : Bibliothèque pour la résolution de contraintes en nombres flottants

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Test fonctionnel

Génération de test à partir de spécifications par pré/post-conditions en logique des prédicats du premier ordre

Restrictions : Variables du prédicat = variables du code (donc structurées)

(pas d’abstraction) Quantification sur ensembles finis (bornes éventuellement inconnues) Pas de récursivité

Objectif : recherche de solutions nominales et aux limites ( problèmes de caractérisation)

Technique : Programmation logique contrainte (Eclipse) Exploitation des formes normales disjonctives Quantification à bornes inconnues

génération dynamique de contraintes

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Génération de tests

Environnement

Application (binaire exécutable)

Oracle

e s

v

Assertions sur l’environnement

Modèle ou source

Objectif de test

e s

v

True

True

Analyse statique

(Caveat, Fluctuat, TAO, GATeL)

Analyse dynamique

(Claire)

traducteur

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Source codeProperties

Residue

Commands

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1 - Insertion of a precondition

2 – Proof of the postcondition

3 – Proof that all the calling functions satisfy the precondition

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Caveat : graphe d’appels avec menaces

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Fluctuat : étude de la précision numérique

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Collaborations

Industrielles :• Airbus : Caveat, Fluctuat, Claire, GATeL• EDF : Caveat, MIEL, ALCOOL• IPSN : Claire, GATeL, Fluctuat• (RATP : évaluation de Caveat)• (Dassault Aviation : évaluation de Caveat)• Rational : TAO• TNI-Valiosys : Caveat, Claire, SystemC• Duons Systèmes : Claire

Académiques• ENS : interprétation abstraite - analyse probabiliste• LIX : interprétation abstraite - VHDL• LIFO : filtrage pour réécriture• LRI : simulateurs de microprocesseurs• CNRS Strasbourg,… : analyse de programmes parallèles• (LRI : génération de test)• (LSV : échanges culturels, vivier pour embauches)

Projets nationaux ou européens

Documents

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