同步數據流語言高階運算消去的可信翻譯

同步數據流語言(例如Lustre,Signal等)廣泛應用于工業界的核心安全級控制系統,如航空、核電等高安全等級的關鍵領域,與語言相關的軟件的安全性也越來越受到人們的關注,特別是一些基礎軟件,如操作系統、編譯器等.確認這些軟件的安全可靠非常重要,同時,隨著軟件系統的復雜度的提高,軟件的安全性保證也變得越來越困難,依靠傳統的測試、代碼審核和過程管控等方法來保證軟件的安全性是遠遠不夠的.近年來,形式化驗證方法已成功地應用于可信編譯器的實現中,CompCert是其中的杰出代表.形式化驗證方法從數學角度對軟件系統進行描述,從邏輯上對軟件系統的正確運行進行驗證,能夠充分地保證軟件系統可信,可以最大程度地提高軟件系統的可信度.國產自主可控的嵌入式仿真軟件SkyEye和同步數據流語言高階運算消去的可信翻譯

^{我們項目組基于形式化驗證方法開展了一項從Lustre*語言到C子集Clight的可信翻譯器的研究工作,稱為L2C項目，圖 1是該項目的整體框架.}

Lustre是一種類Lustre語言,它是以Lustre V6的核心語言為基礎,并加上一些類似于Scade的擴展. Lustre語言中除了通常的算術和邏輯表達式之外,還包含了struct,list,switch和array等表達式,這些表達式的執行規則類似于C語言中的相應表達式.此外,Lustre*從Scade中繼承了一些高階運算和對于數組和結構體的操作.Clight來源于CompCert項目,是一種兼容于關鍵嵌入式軟件推薦使用的較大的C語言子集.

L2C項目的開發采用輔助證明工具Coq實現,集程序、性質和證明于一體,最終代碼被抽取為Ocaml代碼,與前端的Ocaml代碼集成,得到完整編譯過程的代碼.通過圖 1的最后一步,Lustre*源程序最終被翻譯到CompCert項目的Clight AST,Clight語言的語法語義采用CompCert的定義.

同步數據流語言Lustre與Clight相比有著巨大的差異,Lustre具有時鐘同步、數據流、并發及流數據對象等特征,而Clight則具有順序控制流特征,語言跨度較大.直接進行翻譯及證明將會非常復雜,因此,我們將項目分為多個層次,保證每個層次語法和語義跨度不大,每個層次完成特定的工作,比如時鐘歸一化、拓撲排序、時態算子消除等工作.& lt; span style=‘font-family:宋體;color:black’>本文的研究工作高階消去翻譯及正確性證明,包含于如圖 1所示的LustreT到LustreR層的Reducing過程中.

高性能嵌入式仿真軟件SkyEye

隨著科技的發展，系統工程的設計體量逐漸龐大起來，尤其是對于軌道交通、航空航天、核電站等安全關鍵領域中，如何在復雜度逐年變大的同時保證其安全性和可靠性，是近年來各大公司需要研究的課題。最近比較火熱的基于模型的系統工程（MBSE）技術則給大家提供了一種全新的技術方向，分享一種全數字實時仿真的安全關鍵領域解決方案，提供一種新的解決思路。國產自主可控的嵌入式仿真軟件SkyEye和同步數據流語言高階運算消去的可信翻譯，提供高效的運算速度，提高研發效率和安全性。

新一代全數字仿真平臺SkyEye

基于模型的全數字研發解決方案MBSE工具軟件SkyEye是能夠滿足模擬或仿真外部硬件行為進行軟件運行和測試需求的工具。該工具運用國際流行的仿真、測試腳本語言來編寫外部硬件邏輯行為所產生外部激勵事件以構成嵌入式軟件的外部信號激勵或數據輸入，從而滿足軟件在全數字仿真運行環境下無須人的干預而閉環運行的要求。

作為基于嵌入式應用的特點，嵌入式軟件全數字仿真測試支撐平臺SkyEye要為嵌入式系統提供全數字仿真測試環境或測試平臺，實現對嵌入式系統進行實時、閉環的系統測試。在該平臺上完成被測軟件的分析、運行和測試，最重要的是要實現嵌入式系統外部事件的全數字仿真平臺，使得嵌入式軟件就像在真實硬件環境下連續不中斷地運行。國產自主可控的嵌入式仿真軟件SkyEye和同步數據流語言高階運算消去的可信翻譯

SkyEye的優勢

作為一種全數字實時仿真的安全關鍵領域解決方案，SkyEye可與第三方語言或者模型集成，目前已實現SkyEye與SystemC集成進行時序仿真，以及SkyEye與工業軟件MATLAB或者Simulink集成進行多領域協同仿真。

更靈活快速的虛擬目標系統搭建–通過可視化圖形界面拖拽虛擬硬件組件快速搭建。

仿真狀態可控性、確定性和重復性–在虛擬系統上運行的二進制文件與實際目標上運行的二進制文件相同，仿真過程可以通過運行、暫停控制、可以隨時重復執行，每次運行結果是確定的，可以使用軟件復現問題。

提供GDB源碼調試和匯編級調試工具，使開發者更高效的分析和定位問題。

提供代碼覆蓋率和生成報告功能，進行源碼和目標碼的覆蓋率分析。

提供故障注入功能，可以進行內存和IO的故障注入進行測試。

提供協同仿真工具，支持與其他異構模型協同仿真。

提供外設建模工具和二次開發API接口，方便用戶進行二次開發。

提供Python API接口，可以進行自動化測試腳本構建所需測試環境。

Docker容器化支持。

界面提供自動化測試功能，可以選擇所需測試用例自動運行并給出測試結果與其他異構模型協同仿真。

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本文標題：高性能嵌入式仿真軟件SkyEye

本文鏈接：http://www.digiproto.com

總結

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