Entwurf und Verifikation mikroprogrammierter Rechnerarchitekturen

Dieses Buch stellt eine Methodik zum systematischen Entwurf korrekter Mikroprogramme vor. Behandelt werden sämtliche Phasen der Firmwareentwicklung: das Erstellen einer formalen Beschreibung der Anforderungen, Techniken zur hierarchischen Organisation des Entwurfs, die Mikroprogrammierung in einer geeigneten höheren Mikroprogrammiersprache, sowie formale Techniken zur Überprüfung der Korrektheit des Entwurfs. Damit wird erstmals eine Firmwareverifikationsmethode vorgestellt, die sowohl für beliebige Mikroarchitekturen einsetzbar ist als auch eine inkrementelle und modulare Verifikation des Entwurfs ermöglicht. Besonderes Gewicht wurde sowohl auf eine präzise mathematische Durchdringung des Firmwareentwurfs als auch auf die praktische Anwendbarkeit der Entwurfsmethode gelegt. Sämtliche Konzepte und Techniken werden an Hand eines Emulationsbeispiels illustriert. Der Text enthält ein einführendes Kapitel, das sowohl die Grundbegriffe aus dem Bereich der Mikroprogrammierung als auch die verwendeten mathematischen Begriffsbildungen zusammenfaßt. Die beiden Hauptteile behandeln jeweils den Entwurf sowie die Verifikationsmethodik. In Anhängen werden ausführliche Entwurfs- und Verifikationsbeispiele gegeben. Das Buch bietet sowohl dem Entwickler größerer Mikroprogramme als auch dem Ersteller von Firmwareentwicklungswerkzeugen einen geeigneten Rahmen zur Beherrschung der Komplexität von Mikroarchitekturen. Für Studenten der Informatik veranschaulicht der Text die Relevanz mathematischer Modellbildungen in einem konkreten Anwendungesgebiet.

1 Einleitung.- 2 Grundbegriffe der Firmwareverifikation.- 2.1 Ebenen einer Rechnerarchitektur.- 2.2 Mikroprogrammierung.- 2.3 Mikroprogrammierte Rechnerarchitekturen.- 2.4 Grundlagen der axiomatischen Verifikation von Firmware.- 3 Entwurf mikroprogrammierter Rechnerarchitekturen.- 3.1 Formale Beschreibung von Rechnerarchitekturen.- 3.2 Die S*-Familie höherer Mikroprogrammiersprachen.- 3.3 Hierarchischer Entwurf von Rechnerarchitekturen.- 4 Verifikation mikroprogrammierter Rechnerarchitekturen.- 4.1 Die Generierung der axiomatischen Spezifikation einer Operation.- 4.2 Eine axiomatische Definition der S*-Familie.- Zusammenfassung.- Danksagung.- Fußnoten.- Al Anhang 1.- A1.1 Spezifikation der Makroarchitektur der NOVA 1200.- A1.2 Formale Beschreibung der Mikroarchitektur der MICRODATA 1600.- A1.3 Definition der Zwischenarchitektur.- A2 Anhang 2.- Die Syntax von S*.- A3 Anhang 3.- Konfliktanalyse zwischen dynamischen Speicherausdrücken.- A4 Anhang4 : Ein Beispielbeweis.- A4.1 Diskussion des Beweises.- A4.2 Schematische Darstellung des Beweises.- A4.3 Berechnung der schwächsten Vorbedingung.- A4.4 Einige Vereinfachungsregeln.- Stichwortverzeichnis.- Verzeichnis der Abbildungen.