Programmverifikation: sequentielle, parallele und verteilte Programme
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Berlin u.a.
Springer
1994
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KRZYSZTOF
R.
APT ERNST-RUEDIGER OLDEROG
PROGRAMM
VERIFIKATION
SEQUENTIELLE,
PARALLELE UND'VERTEILTE
PROGRAMME
"**"* " *
~" ~ "
9
SPRINGER-VERLAG
BERLIN
HEIDELBERG NEW YORK
LONDON
PARIS TOKYO
HONGKONG
BARCELONA
BUDAPEST
INHALT
S
VERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG
1
1.1 BEISPIEL EINES PARALLELEN PROGRAMMES
1
LOESUNG 1
2
LOESUNG
2 3
LOESUNG
3 4
LOESUNG
4 5
LOESUNG
5 6
LOESUNG
6 7
1.2 PROGRAMMKORREKTHEIT
8
YY1.3 STRUKTUR DIESES BUCHES
11
2 VORBEREITUNGEN
15
2.1 SYNTAX
15
2.2 GETYPTE AUSDRUECKE
16
TYPEN
16
VARIABLEN
16
KONSTANTEN
17
AUSDRUECKE
18
INDIZIERTE VARIABLEN
19
2.3 SEMANTIK VON AUSDRUECKEN
19
FESTE STRUKTUR
19
ZUSTAENDE
20
DEFINITION DER SEMANTIK
21
MODIFIKATION VON ZUSTAENDEN
23
2.4 FORMALE BEWEISSYSTEME
24
2.5 LOGISCHE FORMELN
25
X INHALTSVERZEICHNIS
2.6 SEMANTIK VON LOGISCHEN FORMELN 27
2.7 SUBSTITUTION 28
2.8 SUBSTITUTIONS-LEMMA 31
2.9 UEBUNGSAUFGABEN 32
2.10 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 33
3 DETERMINISTISCHE PROGRAMME 35
3.1 SYNTAX 35
3.2 SEMANTIK 36
EIGENSCHAFTEN DER SEMANTIKEN 40
3.3 VERIFIKATION . 42
PARTIELLE KORREKTHEIT 43
TOTALE KORREKTHEIT 49
KORREKTHEIT DER BEWEISSYSTEME 51
3.4 BEWEISSKIZZEN 57
PARTIELLE KORREKTHEIT 58
TOTALE KORREKTHEIT 62
PROGRAMMDOKUMENTATION 63
3.5 VOLLSTAENDIGKEIT 64
3.6 ZUSAETZLICHE AXIOME UND REGELN 70
3.7 SYSTEMATISCHE ENTWICKLUNG KORREKTER PROGRAMME 72
SUMMATIONS-PROBLEM 73
3.8 FALLSTUDIE: MINIMALE ABSCHNITTSSUMME 75
3.9 UEBUNGSAUFGABEN 79
3.10 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 83
4 DISJUNKTE PARALLELE PROGRAMME 85
4.1 SYNTAX 85
4.2 SEMANTIK 86
DETERMINISMUS 88
SEQUENTIALISIERUNG 91
4.3 VERIFIKATION 92
PARALLELE KOMPOSITION 93
HILFS VARIABLEN 95
KORREKTHEIT DER BEWEISSYSTEME 98
4.4 FALLSTUDIE: FINDE POSITIVES ELEMENT 100
4.5 UEBUNGSAUFGABEN 104
4.6 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 105
5 PARALLELE PROGRAMME MIT GEMEINSAMEN VARIABLEN 107
5.1 ZUGRIFF AUF GEMEINSAME VARIABLEN 107
5.2 SYNTAX 109
5.3 SEMANTIK 110
ATOMARITAET 112
5.4 VERIFIKATION: PARTIELLE KORREKTHEIT YY 113
KOMPONENTEN-PROGRAMME 113
INHALTSVERZEICHNIS XI
KEINE KOMPOSITIONALITAET DES EIN/AUSGABE-VERHALTENS 115
PARALLELE
KOMPOSITION: INTERFERENZ-FREIHEIT . 115
NOTWENDIGKEIT VON HILFSVARIABLEN 118
KORREKTHEIT DES BEWEISSYSTEMS 121
5.5 VERIFIKATION: TOTALE KORREKTHEIT 123
KOMPONENTEN-PROGRAMME 123
PARALLELE KOMPOSITION: INTERFERENZ-FREIHEIT 126
KORREKTHEIT DES BEWEISSYSTEMS 128
DISKUSSION 129
5.6 FALLSTUDIE: FINDE POSITIVES ELEMENT SCHNELLER 131
5.7 VERAENDERN VON INTERFERENZPUNKTEN 134
5.8 FALLSTUDIE: PARALLELE NULLSTELLENSUCHE 139
SCHRITT 1. VEREINFACHUNG DES PROGRAMMS 139
SCHRITT 2. BEWEIS DER PARTIELLEN KORREKTHEIT 140
5.9 UEBUNGSAUFGABEN 143
5.10 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 145
PARALLELE PROGRAMME MIT SYNCHRONISATION 147
6.1 SYNTAX ' 148
6.2 SEMANTIK 149
6.3 VERIFIKATION 150
PARTIELLE KORREKTHEIT 150
KORREKTHEIT DES BEWEISSYSTEMS 152
SCHWACHE TOTALE KORREKTHEIT 153
TOTALE KORREKTHEIT 154
KORREKTHEIT DES BEWEISSYSTEMS 156
6.4 FALLSTUDIE: ERZEUGER/VERBRAUCHER-PROBLEM 158
6.5 FALLSTUDIE: WECHSELWEISER AUSSCHLUSS 163
FORMULIERUNG DES PROBLEMS 163
VERIFIKATION 166
PETERSON'S LOESUNG 166
DIJKSTRA'S LOESUNG 170
6.6 VERAENDERN VON INTERFERENZPUNKTEN 173
6.7 FALLSTUDIE: SYNCHRONISIERTE NULLSTELLENSUCHE 175
SCHRITT 1. VEREINFACHUNG DES PROGRAMMS . . . -. 175
SCHRITT 2. ZERLEGUNG DER VERIFIKATIONSAUFGABE 176
SCHRITT 3. BEWEIS DER TERMINIERUNG 177
SCHRITT 4. BEWEIS DER PARTIELLEN KORREKTHEIT 181
6.8 UEBUNGSAUFGABEN 183
6.9 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 185
NICHTDETERMINISTISCHE PROGRAMME 187
7.1 SYNTAX 187
7.2 SEMANTIK 188
EIGENSCHAFTEN DER SEMANTIKEN 189
7.3 VORTEILE NICHTDETERMINISTISCHER PROGRAMME . . .
." 191
XII INHALTSVERZEICHNIS
SYMMETRIE 191
LAUFZEITFEHLER 192
NICHTDETERMINISMUS 192
MODELLIERUNG VON PARALLELITAET 193
7.4 VERIFIKATION 193
7.5 FALLSTUDIE: WOHLFAHRTSBETRUEGER 196
7.6 TRANSFORMATION PARALLELER PROGRAMME . . . . ; 199
7.7 UEBUNGSAUFGABEN 202
7.8 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 204
8 VERTEILTE PROGRAMME -207
8.1 SYNTAX 208
SEQUENTIELLE PROZESSE 208
VERTEILTE PROGRAMME 210
8.2 SEMANTIK 212
8.3 TRANSFORMATION VERTEILTER PROGRAMME 214
SEMANTISCHE BEZIEHUNG ZWISCHEN S UND T(S) 215
8.4 VERIFIKATION 217
PARTIELLE KORREKTHEIT 217
SCHWACHE TOTALE KORREKTHEIT 218
TOTALE KORREKTHEIT 219
BEWEISSYSTEME 220
8.5 FALLSTUDIE: UEBERTRAGUNGSPROBLEM 222
SCHRITT 1. ZERLEGUNG DER VERIFIKATIONSAUFGABE 223
SCHRITT 2. PARTIELLE KORREKTHEIT 223
SCHRITT 3. KEIN LAUFZEITFEHLER UND KEINE DIVERGENZ 226
SCHRITT 4. DEADLOCK-FREIHEIT 227
8.6 UEBUNGSAUFGABEN 228
8.7 BIBLIOGRAPHISCHE ANMERKUNGEN 231
ANHANG 233
A. SEMANTIK 233
B.
BEWEISREGELN 235
C. BEWEISSYSTEME 241
D.
BEWEISSKIZZEN 243
LITERATURVERZEICHNIS 245
AUTORENVERZEICHNIS 251
STICHWORTVERZEICHNIS 253
SYMBOLVERZEICHNIS 257 |
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