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基于可满足性问题解算器的有界模型检验——子句规则和冲突分析研究

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第一章 绪论

1.1 集成电路发展与设计验证

1.2 NP完全问题与可满足性问题

1.3 模型检验

1.4 基于SAT的有界模型检验

1.5 本文的组织结构

第二章 可满足性问题和现代SAT解算器

2.1 SAT问题简介

2.2 基本定义

2.2.1布尔代数

2.2.2 基于合取范式的可满足性问题

2.3 DPLL算法

2.4 现代SAT解算器

2.5 小结

第三章有界模型检验

3.1 Kripke结构和时态逻辑

3.1.1 系统建模:Kripke结构

3.1.2 属性表示:时态逻辑

3.2有界模型检验

3.2.1 时态逻辑的界限语义

3.2.2 有界模型检验问题到SAT问题的转化

3.3 小结

第四章BMC问题的子句规则研究和改进

4.1 基本定义

4.2 重命名子句规则

4.3 改进的子句规则

4.3.1 节点分类

4.3.2逻辑化简

4.3.3 处理多元运算

4.3.4合并相邻节点

4.3.5 时间复杂度和可满足性等价证明

4.4 实验结果与分析

4.5 小结

第五章BMC问题的冲突分析研究和改进

5.1引言

5.2 基于第一个唯一蕴涵点的冲突分析

5.3 增强的冲突分析

5.4 改进的冲突分析算法

5.4.1 BMC的冲突特征

5.4.2 改进的冲突分析算法

5.4.3 时间复杂度和空间复杂度分析

5.4.4 辅助学习子句对SAT解算器的影响

5.5实验结果与分析

5.6 小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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摘要

随着集成电路设计和制造技术的不断进步,电路的规模也在不断增大,电路验证和测试领域面临着前所未有的挑战。传统的基于模拟的验证方法不能满足电路复杂度增大的需要,具有完备性特点的形式化验证方法开始得到人们的关注,成为当前的研究热点。 本文研究工作是针对时序电路的有界模型检验进行展开的。由于近些年来,对可满足性问题(SAT)的研究取得了重大进展,有效的SAT解算器诸如zChaff、BerkMin和MiniSat等已经可以在一定时间内解决数十万变量规模的SAT问题,并且作为一个优秀的计算引擎在集成电路验证领域有着广泛的应用。本文分析了有界模型检验在子句规则和冲突分析上的优缺点,并提出了改进的方法,能够加速有界模型检验的执行。 本文主要的创新之处在于:(1)对重命名子旬规则进行了改进,引入了逻辑化简、处理多元运算、合并相邻结点等方法,减小了输入到SAT解算器的问题规模,有效的提高了有界模型检验的执行效率。(2)分析了有界模型检验问题冲突蕴涵图的特征,引入辅助学习子句的概念,根据蕴涵图的结构和形状生成辅助学习子句,阻止类似的冲突再次发生,有效的减少了蕴涵图的深度和冲突次数,提高有界模型检验的执行效率。对大量测试电路进行实验的结果表明了这些改进策略的有效性。

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