内存模型的验证论文阅读

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动态验证

Hangal2004

• 论文名 Hangal S, Vahia D, Manovit C, et al. TSOtool: A program for verifying memory systems using the memory consistency model[C]//ACM SIGARCH Computer Architecture News. IEEE Computer Society, 2004, 32(2): 114.

• 主要内容

  • 实现工具TSOtool，用于检测多处理器的共享内存系统
  • 内存模型TSO
  • 随机生成包含data race的程序
  • 提出多项式时间算法，incomplete
  • 检测出商业系统中的设计错误
  • 根据内存模型定义一种次序关系，通过程序及结果构造有向图， 在图中找环
  • 时间复杂度：最坏O(n^5)

• 参考文献

  • 验证SC的复杂度, 将问题定义为VSC, VSC-read(map read to write), VSC-conflict(VSC-read + total order of write): Gibbons P B, Korach E. Testing shared memories[J]. SIAM Journal on Computing, 1997, 26(4): 1208-1244.

Manovit 2005

• 论文名 Manovit C, Hangal S. Efficient algorithms for verifying memory consistency[C]//Proceedings of the seventeenth annual ACM symposium on Parallelism in algorithms and architectures. ACM, 2005: 245-252.

• 主要内容　

  • 将vector clock引入TSOtool工具
  • 为VSC-conflict问题提出一个多项式算法
  • 为VSC-read提出多项式算法，快速，有效，但不完备
  • 时间复杂度：O(k*n^3)

• 参考文献

Manovit 2006

• 论文名 Manovit C, Hangal S. Completely verifying memory consistency of test program executions[C]//High-Performance Computer Architecture, 2006. The Twelfth International Symposium on. IEEE, 2006: 166-175.

• 主要内容

  • 在TSOtool中引入回溯，使验证TSO内存模型的算法完备
  • 时间复杂度: O(p*n^3)

• 参考文献

Roy 2006

• 论文名 Roy A, Zeisset S, Fleckenstein C J, et al. Fast and generalized polynomial time memory consistency verification[C]//Computer Aided Verification. Springer Berlin Heidelberg, 2006: 503-516.

• 主要内容

  • 提出新的算法，将最坏时间复杂度降低至O(n^4)，适用于任何占用O(n^2)空间的内存一致性模型

• 参考文献

Chen 2008

• 论文名 Chen Y, Lv Y, Hu W, et al. Fast complete memory consistency verification[C]//High Performance Computer Architecture, 2009. HPCA 2009. IEEE 15th International Symposium on. IEEE, 2009: 381-392.

• 主要内容　

  • 实现工具LCHECK
  • 引入time order的概念
  • 对可靠完备性验证，时间复杂度O(C^pp^2n^2)
  • 对可靠但不完备性验证，时间复杂度(p^3*n)

• 参考文献

静态验证

Park 1995

• 论文名 Park S, Dill D L. An executable specification, analyzer and verifier for RMO (relaxed memory order)[C]//Proceedings of the seventh annual ACM symposium on Parallel algorithms and architectures. ACM, 1995: 34-41.

• 主要内容

  • 使用murphi语言描述SPARC的RMO内存模型
  • murphi verifier 可以生成小断汇编语言多处理器程序的所有结果

• 参考文献

Condon 1999

• 论文名 Condon A E, Hill M D, Plakal M, et al. Using lamport clocks to reason about relaxed memory models[C]//High-Performance Computer Architecture, 1999. Proceedings. Fifth International Symposium On. IEEE, 1999: 270-278.

• 主要内容

  • 对TSO和Alapha内存模型，给出定义，实现，以及对实现的证明

• 参考文献

Chatterjee2002

• 论文名　 Chatterjee P, Sivaraj H, Gopalakrishnan G. Shared memory consistency protocol verification against weak memory models: Refinement via model-checking[C]//Computer Aided Verification. Springer Berlin Heidelberg, 2002: 123-136.

• 主要内容

  • 设计者需要为具体实现建立一个高度简化的抽象，这层抽象可以用定理证明验证正确性
  • 抽象层和具体实现同时在模型检测工具上运行，检测refinement
  • 验证了四种Alpha内存模型，三种Itanium内存模型
  • 使用并行化的murphi模型检测工具

Condon 2001

• 论文名 Condon A E, Hu A J. Automatable verification of sequential consistency[J]. Theory of Computing Systems, 2003, 36(5): 431-460.

• 主要内容

  • 对实现内存系统的有限状态协议进行验证，看是否满足SC
  • SC基于图定义
  • 协议满足SC当且仅当它的所有trace无环
  • observer 观察协议执行，收集信息，构造图
  • 图被送给 chekcer ，检查是否有环
  • 如果chekcer接受了observer产生的所有图，那么协议是正确的

• 参考文献