7、P-GRADE环境下形式验证与调试方法的集成

P-GRADE环境下形式验证与调试方法的集成

1. P-GRADE和DIWIDE简介

P-GRADE是一个用于在各种平台上开发和执行并行程序的集成编程环境，它由多个软件工具组成，可辅助软件开发的不同步骤，用于创建、执行、测试和调整并行应用程序。在P-GRADE中，可使用GRED图形编辑器根据GRAPNEL语言的语法和语义来构建并行程序。GRAPNEL是一种混合编程语言，使用图形和文本表示来描述整个并行应用程序。

在P-GRADE环境中，DIWIDE调试器应用了宏步（macrostep）技术，允许用户在各种时序条件下测试应用程序。宏步的思想基于集体断点的概念，这些断点放置在每个GRAPNEL进程的进程间通信原语上。两个连续集体断点之间执行的代码区域集合称为一个宏步。假设通信指令之间的顺序程序部分已经过测试，我们可以将每个顺序代码区域视为一个原子操作。这样，并行程序的系统调试就需要通过纯宏步来调试并行程序。

并行程序的宏步执行模式定义如下：在每个宏步中，程序运行直到遇到一个集体断点，因此宏步的边界由一系列全局断点集定义，并行程序的连续一致全局状态会自动生成。在重放时，任务的进度由存储的集体断点控制，程序会像执行阶段一样再次自动按宏步执行。执行路径是一个图，其节点表示宏步的结束（即一致全局状态），有向弧表示可能的宏步（即连续全局状态之间的可能状态转换）。执行树是执行路径的推广，假设当前程序的不确定性源于通配符消息传递通信，它可以包含并行程序的所有可能执行路径。

顺序程序的行为可以用时间逻辑（TL）语言表达的运行时断言来描述，这是提高代码可靠性以及开发者对程序正确行为信心的有效方法。在扩展P-GRADE的调试能力时，除了使用时间逻辑断言，我们的主要目标是支持以下机制：