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由于系統(tǒng)的巨大規(guī)模，操作系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的正確性很難用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行描述和驗證．在匯編層形式化地對系統(tǒng)模塊的功能語義進(jìn)行建模，提出一種匯編級的系統(tǒng)狀態(tài)模型，作為匯編語言層設(shè)計和驗證的紐帶．通過定義系統(tǒng)狀態(tài)模型的合法狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)來建立系統(tǒng)狀態(tài)模型的論域，并以此來描述匯編層的論域．通過驗證匯編層的功能模塊的正確性來保證匯編語言層設(shè)計的正確性，達(dá)到對系統(tǒng)功能實現(xiàn)的正確性驗證．同時，使用定理證明工具Isabelle/HOL來形式化地描述這一系統(tǒng)狀態(tài)模型，基于這一形式化模型，在Isabelle/HOL中驗證系統(tǒng)模塊的功能語義的正確性．以實現(xiàn)的安全可信OS（verifed secure operating system，簡稱VSOS）為例，闡述了所提出的形式化設(shè)計和驗證方法。說明了這一方法的可行性．
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