Verilog 2001到MSVL转换工具的设计与实现
这是一篇关于仿真验证,程序转换,Verilog2001,MSVL,Flex与Bison的论文, 主要内容为软件仿真是硬件系统设计中的重要环节,是逻辑设计、系统验证和性能分析的主要手段。随着大规模数字电路系统硬件的复杂度不断提高,保证硬件系统设计的正确性、可靠性和安全性愈加重要。然而,现有商业仿真软件普遍具有使用成本高、操作过程繁琐等缺点,且大多商业仿真软件为国外所有,在国内环境中的使用具有较大局限性,给系统功能测试和性能改善的工作带来困扰。作为一种全新形式的正确性验证方法,形式化验证方法能够有效改善并确保系统模型的质量。在数字电路与系统设计中,Verilog 2001是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。而MSVL语言能够支持形式化验证过程中的系统建模、系统仿真以及系统验证,且具有成本低、易于学习、仿真环境简单、执行效率高等优势。因此,本文设计并实现了一款将Verilog 2001语言转换为MSVL语言的程序转换工具V2M-01,能够将Verilog2001语言所描述的程序转换为MSVL语言描述的程序,为硬件系统设计的形式化验证工作提供便利。本文主要研究内容如下。(1)分析研究背景及国内外研究现状,明确了V2M-01工具开发的意义;对领域相关理论与技术进行阐述,包括Verilog 2001和MSVL的语法规则、语义特性以及Flex和Bison工具等相关问题;在此基础上,对工具的开发进行需求分析。(2)提出程序转换工具的总体设计。首先,依据总体设计进行预处理分析,并根据两种语言的词法和语法规则,设计词法分析与语法分析规则并借助Flex和Bison工具完成了词法分析器和语法分析器的构建;其次,利用词法分析与语法分析生成中间文件;最后,对中间文件应用转换规则,转换为MSVL程序。(3)完成程序转换工具的具体实现。提出工具开发以及程序转换过程中的关键挑战,包括时序控制问题、系统调用问题、系统接口问题以及高阻态问题,深入研究了关键挑战的解决办法,并对关键挑战的具体实现过程进行重点分析和介绍,从而完成Verilog 2001程序转换为MSVL的具体实现工作。(4)设计了仿真测试方案,通过多组实例对工具进行仿真测试。结果表明,Verilog2001到MSVL程序转换工具能够有效实现Verilog语言程序向MSVL语言程序的转换功能,达到了预期目标。
Verilog 2001到MSVL转换工具的设计与实现
这是一篇关于仿真验证,程序转换,Verilog2001,MSVL,Flex与Bison的论文, 主要内容为软件仿真是硬件系统设计中的重要环节,是逻辑设计、系统验证和性能分析的主要手段。随着大规模数字电路系统硬件的复杂度不断提高,保证硬件系统设计的正确性、可靠性和安全性愈加重要。然而,现有商业仿真软件普遍具有使用成本高、操作过程繁琐等缺点,且大多商业仿真软件为国外所有,在国内环境中的使用具有较大局限性,给系统功能测试和性能改善的工作带来困扰。作为一种全新形式的正确性验证方法,形式化验证方法能够有效改善并确保系统模型的质量。在数字电路与系统设计中,Verilog 2001是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。而MSVL语言能够支持形式化验证过程中的系统建模、系统仿真以及系统验证,且具有成本低、易于学习、仿真环境简单、执行效率高等优势。因此,本文设计并实现了一款将Verilog 2001语言转换为MSVL语言的程序转换工具V2M-01,能够将Verilog2001语言所描述的程序转换为MSVL语言描述的程序,为硬件系统设计的形式化验证工作提供便利。本文主要研究内容如下。(1)分析研究背景及国内外研究现状,明确了V2M-01工具开发的意义;对领域相关理论与技术进行阐述,包括Verilog 2001和MSVL的语法规则、语义特性以及Flex和Bison工具等相关问题;在此基础上,对工具的开发进行需求分析。(2)提出程序转换工具的总体设计。首先,依据总体设计进行预处理分析,并根据两种语言的词法和语法规则,设计词法分析与语法分析规则并借助Flex和Bison工具完成了词法分析器和语法分析器的构建;其次,利用词法分析与语法分析生成中间文件;最后,对中间文件应用转换规则,转换为MSVL程序。(3)完成程序转换工具的具体实现。提出工具开发以及程序转换过程中的关键挑战,包括时序控制问题、系统调用问题、系统接口问题以及高阻态问题,深入研究了关键挑战的解决办法,并对关键挑战的具体实现过程进行重点分析和介绍,从而完成Verilog 2001程序转换为MSVL的具体实现工作。(4)设计了仿真测试方案,通过多组实例对工具进行仿真测试。结果表明,Verilog2001到MSVL程序转换工具能够有效实现Verilog语言程序向MSVL语言程序的转换功能,达到了预期目标。
MSVL函数库的设计与实现
这是一篇关于时序逻辑,MSVL,C语言,函数库,Shell的论文, 主要内容为计算机软件和硬件系统已经成为国民经济、人民生活和国防建设基础设施,但是系统的错误时有发生,因此如何保证软硬件系统的正确性、安全性和可靠性已成为一个重大挑战。然而,传统的软件测试方法已经无法完全保证计算机系统的可靠性、安全性和正确性。形式化验证方法在复杂的软硬件系统验证方面展现出极大的优势,受到越来越多的软硬件开发者的青睐。基于时序逻辑的验证方法作为形式化验证的主要流派受到了广泛的关注。实验室团队基于投影时序逻辑设计开发了建模仿真验证程序设计语言MSVL,为基于投影时序逻辑的程序验证提供了坚实的理论基础和丰富的验证工具。然而MSVL语言还没有一个完善的函数库,为了丰富该语言的生态环境并使其应用更加便捷,满足MSVL的应用场景和发展需求,本文为MSVL语言设计并实现一个可实际运行的函数库,并以C语言函数库为参考。主要工作如下:1.设计并实现基于Shell的库函数转换器,利用转换器将C语言中存在源程序的库函数转换为MSVL库函数。本文分析C语言函数库并选择适用于MSVL语言的库函数进行转换,对比分析C源程序与MSVL程序语句结构的差异,设计二者之间等价的转换规则,并落实到Shell代码中实现库函数转换器。2.设计并实现基于MSVL编译器MCⅡ的动态库移植器,利用移植器将C语言中封装的动态库函数移植到MSVL函数库。本文分析MSVL编译器MCⅡ的整体框架和实现细节,在此基础上对其进行扩展,实现MCⅡ支持对动态库函数处理的功能。按照动态库函数信息在MCⅡ中的移植过程,借助Shell代码实现动态库移植器。3.手动补充MSVL函数库。由于C语言中适用于MSVL语言的函数有限,且MSVL编译器无法支持内部调用其他程序设计语言函数,本文继续手动实现MSVL函数和动态库函数对函数库进行补充,以满足MSVL语言更多应用场景的需求。4.测试函数库中的函数,保证库函数的可用性和正确性。通过插入函数ins From I、数学系列函数、进制转换系列函数、mreplace函数和加密算法的综合示例,验证本文所实现MSVL函数库的可用性。
Verilog 2001到MSVL转换工具的设计与实现
这是一篇关于仿真验证,程序转换,Verilog2001,MSVL,Flex与Bison的论文, 主要内容为软件仿真是硬件系统设计中的重要环节,是逻辑设计、系统验证和性能分析的主要手段。随着大规模数字电路系统硬件的复杂度不断提高,保证硬件系统设计的正确性、可靠性和安全性愈加重要。然而,现有商业仿真软件普遍具有使用成本高、操作过程繁琐等缺点,且大多商业仿真软件为国外所有,在国内环境中的使用具有较大局限性,给系统功能测试和性能改善的工作带来困扰。作为一种全新形式的正确性验证方法,形式化验证方法能够有效改善并确保系统模型的质量。在数字电路与系统设计中,Verilog 2001是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。而MSVL语言能够支持形式化验证过程中的系统建模、系统仿真以及系统验证,且具有成本低、易于学习、仿真环境简单、执行效率高等优势。因此,本文设计并实现了一款将Verilog 2001语言转换为MSVL语言的程序转换工具V2M-01,能够将Verilog2001语言所描述的程序转换为MSVL语言描述的程序,为硬件系统设计的形式化验证工作提供便利。本文主要研究内容如下。(1)分析研究背景及国内外研究现状,明确了V2M-01工具开发的意义;对领域相关理论与技术进行阐述,包括Verilog 2001和MSVL的语法规则、语义特性以及Flex和Bison工具等相关问题;在此基础上,对工具的开发进行需求分析。(2)提出程序转换工具的总体设计。首先,依据总体设计进行预处理分析,并根据两种语言的词法和语法规则,设计词法分析与语法分析规则并借助Flex和Bison工具完成了词法分析器和语法分析器的构建;其次,利用词法分析与语法分析生成中间文件;最后,对中间文件应用转换规则,转换为MSVL程序。(3)完成程序转换工具的具体实现。提出工具开发以及程序转换过程中的关键挑战,包括时序控制问题、系统调用问题、系统接口问题以及高阻态问题,深入研究了关键挑战的解决办法,并对关键挑战的具体实现过程进行重点分析和介绍,从而完成Verilog 2001程序转换为MSVL的具体实现工作。(4)设计了仿真测试方案,通过多组实例对工具进行仿真测试。结果表明,Verilog2001到MSVL程序转换工具能够有效实现Verilog语言程序向MSVL语言程序的转换功能,达到了预期目标。
基于范式的MSVL编译器的设计与实现
这是一篇关于时序逻辑,形式化验证,MSVL,范式,编译器的论文, 主要内容为由于计算机技术在各个领域中的广泛应用,确保软件系统和硬件系统的正确性和可靠性显得非常关键。特别是在一些重要领域,例如航空航天、军事武器等,软硬件系统中的一个微小的错误可能会导致巨大的损失。在这些重要领域中,传统软件测试方法存在测试用例生成困难等缺点以致难以保证系统的可靠性,因此形式化验证方法作为传统软件测试方法的补充是保障系统可靠性的重要途径之一。其中基于时序逻辑的验证方法是形式化验证的方法之一,并得到了广泛的应用。实验室基于PTL(Projection Temporal Logic)自主设计并研发了MSVL(Modeling,Simulation and Verification Language)程序设计语言。该语言具有建模、仿真及验证的功能。与此同时,实验室基于MSVL的理论,自主研发了MSVL解释器和MC(MSVL Compiler)工具。MC工具虽然提高了编译MSVL程序的速度,但是其内部的语义分析过程是非形式化的,因此违背了MSVL的设计初衷。本文主要研究了一个基于范式的MCⅡ(MSVL CompilerⅡ)的设计与实现,主要贡献如下:1.MCⅡ整体框架和模块功能的设计与实现。通过使用LLVM(Low Level Virtual Machine)工具进行MCⅡ的开发,LLVM中间表示IR(Intermediate Representatio n)作为MCⅡ的中间代码。围绕着MCⅡ的输入处理模块、预处理模块、词法语法分析模块、语义分析库模块、转换器模块、IR代码重组模块、后端模块以及错误处理模块进行了详细的介绍。其中,MCⅡ中最关键的是通过使用范式约简的方法确保语义分析库中的语义分析过程是形式化的。2.在IR层面对MCⅡ进行优化,详细地介绍了优化方案,通过程序示例,获取优化前、优化后的编译时间,并进行对比,证明该优化的有效性。3.解决了MCⅡ实现过程中遇到的关键问题,比如形式化语义分析的关键问题以及与系统平台相关的关键问题,对问题和解决方法都进行了详细的说明。4.使用MSVL语言编写矩阵乘法、求解四阶幻方和并行归并排序的示例程序,并对程序进行仿真,证明了MCⅡ的可用性以及实用性。
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