28、纳米、量子与分子计算中的验证技术

纳米、量子与分子计算中的验证技术

1. 可扩展的有界模型检查

有界模型检查（BMC）可以通过多种方法解决，包括二元决策图（BDDs）、自动测试向量生成（ATPG）和可满足性问题求解（SAT）。近年来，SAT 方法在 BMC 应用中变得极为有效，因此我们主要关注基于 SAT 的 BMC。

在基于 SAT 的 BMC 中，给定一个安全或活性属性，SAT 求解器会尝试确定该属性在有界长度 k 内的可满足性或不可满足性。具体步骤如下：
1. 电路展开 ：将顺序电路展开为 k 个时间帧。在展开过程中，第一个时间帧中的 D 触发器被视为伪主输入（PPIs），后续时间帧中的 D 触发器转换为缓冲器并馈送到顺序电路的组合部分，最后一个时间帧中的 D 触发器被视为伪主输出（PPOs）。
2. 构建监测电路 ：为展开后的电路构建一个名为监测电路的 BMC 电路，该电路对应于要验证的属性。
3. 构建 CNF 数据库 ：为转换后的电路构建一个合取范式（CNF）数据库，并要求 SAT 求解器使监测电路的输出为逻辑 1。

例如，对于一个有 6 个触发器（S1S2S3S4S5S6）的顺序电路，初始状态为 (101010)，需要验证安全属性 EF(0X0X10)。构建的监测电路在任何 k 个时间帧内达到目标状态 (0X0X10) 时输出逻辑 1，并将初始状态 (101010) 作为约束添加到现有的 CNF 中。

之前有许多方法尝试改进基于 SAT 的 BMC，如基于 BDD 的近似可达性分析、局部构建 BDD 引入信号相关性、学习等价和蕴含关系等，