[论文解读] Extended AIGER Format for Synthesis

Swen Jacobs|arXiv (Cornell University)|May 22, 2014

Formal Methods in Verification被引用 12

一句话总结

本文通过引入可控输入并定义正确的控制器合成所需的语法规则和语义约束，将AIGER格式扩展至支持具有安全规范的合成问题。该方法使现有AIGER模型检查器能够通过将合成控制器集成到原始电路结构中来验证其正确性，同时避免组合环路。

ABSTRACT

We extend the AIGER format, as used in HWMCC, to a format that is suitable to define synthesis problems with safety specifications. We recap the original format and define one format for posing synthesis problems and one for solutions of synthesis problems in this setting.

研究动机与目标

• 通过标准AIGER格式实现硬件控制器合成，该格式广泛应用于硬件模型检查竞赛（HWMCC）。
• 定义AIGER的正式、向后兼容的扩展，以支持具有安全规范的合成问题。
• 通过保持语法和语义正确性，确保合成控制器可使用现有AIGER兼容的模型检查器进行验证。
• 通过命名约定（'controllable_'）区分可控输入（来自环境）以支持合成工具链。
• 通过禁止在合成控制器中直接重用原始与门，防止组合环路。

提出的方法

• 在符号表中保留前缀'controllable_'，以标识控制器可操作的输入，而其他输入则视为环境控制。
• 修改AIGER头部以反映合成后输入、锁存器和与门数量的变化：I' = I - c，L' = L + l，A' = A + a，其中M' = I' + L' + A'。
• 在输出文件中保留所有原始输入、锁存器、输出和与门定义，但移除可控输入定义，并将其索引重新定义为新的锁存器或与门。
• 仅允许在原始定义之后定义新的锁存器和与门，以确保控制器仅由状态和不可控输入构建。
• 禁止在新定义中重用原始与门，以防止组合环路，并确保控制器仅依赖于当前状态和不可控输入。
• 保持原始符号表和输出结构，使完整电路仍为有效的AIGER文件，可用于模型检查。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何扩展AIGER格式以支持具有安全规范的合成问题，同时与现有工具保持兼容？
• RQ2 哪些语法规则可确保使用标准AIGER模型检查器正确验证合成控制器？
• RQ3 如何在AIGER格式中从语义和语法上区分可控输入与环境控制输入？
• RQ4 哪些约束可防止合成控制器中的组合环路，同时支持高效验证？
• RQ5 扩展后的格式是否能支持AIGER 2.0的未来功能（如复位逻辑和多属性）而不破坏向后兼容性？

主要发现

• 扩展后的AIGER格式允许使用与HWMCC安全基准相同的语法表达合成问题，仅通过命名约定标记可控输入。
• 合成工具的输出是一个有效AIGER文件，将原始规范与合成控制器集成，同时保留所有原始组件。
• 通过模型检查完整电路验证合成控制器的正确性，确保所有输入序列下输出始终为0。
• 通过禁止在控制器中直接重用原始与门，该格式防止了组合环路，确保控制器仅依赖于锁存器和不可控输入。
• 该方法与AIGER 1.9向后兼容，并支持未来扩展，如复位逻辑和多属性。
• 该方法可直接使用现有AIGER模型检查器验证合成控制器，降低工具链开销并提高采用潜力。