Des bisimulations pour la sémantique des systèmes réactifs - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 1993

Bisimulations for the semantics of reactive systems

Des bisimulations pour la sémantique des systèmes réactifs

Abstract

This thesis contributes to the study of semantics for the specification and the verification of reactive systems. More precisely, we compare behavioral equivalences, based on bisimulation with those induced by branching-time modal logics. In the first part of the thesis, we consider interleaving models for sequential non-deterministic systems. Few recent works have shown that, in the framework of infinite branching systems (i.e. infinite non-determinism), bisimulation equivalence, acknowledged as the basic branching-time semantic equivalence, is strictly finer than those induced by branching-time logics (we already know that they coincide under the finite branching hypothesis). We use Ordinal Processes of Klop, and by deriving a notion of distinguishing power of a semantic equivalence, we show in a unified framework that bisimulation is finer than branching-time logics, but also that for a wide class of program combinators, the generated congruences by the logics are still weaker than bisimulation. In the second part of the thesis, we consider partial order based models for concurrent systems, and in which we have a satisfactory definition of program refinement operation (this notion is related to the classical method of hierarchical design of programs). Among the semantic equivalences of the literature, history preserving bisimulation is particularly interesting since it is a congruence w.r.t. the refinement of systems without invisible actions. We use a characterisation of this equivalence by means of a back and forth bisimulation to exhibit adequate modal logics, and we also give a translating algorithm between those logics. We enlarge the field of our work by considering partial order based models with invisible actions. We show that the above-mentionned back and forth bisimulation, adapted to this framework, coincides with branching bisimulation over causal trees, but also with two new equivalences~: the branching mixed-ordering equivalence and the history preserving branching bisimulation, we study in details.
Cette these contribue a l'etude des semantiques pour la specification et la verification des systemes reactifs. Plus precisement, nous comparons des semantiques comportementales, basees sur la bisimulation avec celles induites par des logiques modales du temps arborescent. Dans la premiere partie, nous considerons les modeles d'entrelacement pour les systemes sequentiels non-deterministes. Plusieurs travaux recents ont montre que dans le cadre des systemes a branchement infini (c-a-d. non-determinisme infini), l'equivalence de bisimulation (forte), reconnue comme l'equivalence semantique de base pour le temps arborescent, est strictement plus fine que celles induites par les logiques du temps arborescent (nous savons depuis longtemps qu'elles coincident sous l'hypothese de branchement fini). Nous utilisons les Processus Ordinaux de Klop, et, en derivant une notion de pouvoir de distinction d'une equivalence semantique, nous montrons dans un cadre parfaitement unifie que la bisimulation est plus fine que les logiques du temps arborescent, mais aussi que pour une large classe de combinateurs, les congruences engendrees par les logiques restent strictement plus faibles que la bisimulation. Dans la deuxieme partie de la these, nous considerons les modeles d'ordre partiel pour les systemes paralleles, dans lesquels on dispose d'une definition satisfaisante de l'operation de raffinement de programme (cette notion est liee a la methode classique de conception hierarchique des programmes). Parmi les equivalences semantiques de la litterature, la history preserving bisimulation est particulierement interessante car c'est une congruence pour l'operation de raffinement quand les systemes n'ont pas d'action invisible. En utilisant une caracterisation de cette equivalence en termes d'une bisimulation avant-arriere, nous exhibons deux caracterisations logiques, ainsi qu'un algorithme de traduction entre ces deux logiques. Nous etudions aussi plusieurs variantes de cette bisimulation avant-arriere. Enfin, nous elargissons le champ de travail en considerant les modeles d'ordre partiel avec actions invisibles. Nous montrons que la bisimulation avant-arriere susmentionnee, adaptee a ce cadre, coincide avec la branching bisimulation sur les arbres causaux, mais aussi avec deux nouvelles equivalences~: l'equivalence de mixed-ordering branching et la history preserving branching bisimulation, que nous etudions.
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Dates and versions

tel-00005141 , version 1 (26-02-2004)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00005141 , version 1

Cite

Sophie Pinchinat. Des bisimulations pour la sémantique des systèmes réactifs. Génie logiciel [cs.SE]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 1993. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005141⟩

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