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MARCIE manual
(2016)
This manual gives an overview on MARCIE – Model Checking And Reachability analysis done effiCIEntly. MARCIE was originally developed as a symbolic model checker for stochastic Petri nets, building on its predecessor – IDDMC – Interval Decision Diagram based Model Checking – which has been previously developed for the qualitative analysis of bounded Place/Transition nets extended by special arcs. Over the last years the tool has been enriched to allow also quantitative analysis of extended stochastic Petri nets. We concentrate here on the user viewpoint. For a detailed introduction to the relevant formalisms, formal definitions and algorithms we refer to related literature.
The research in this thesis focuses on different techniques which can improve efficiency of the symbolic analysis of Petri nets. Reduced ordered interval decision diagrams (ROIDDs) are employed to encode sets of states of k-bounded nets. We discuss implementation of an ROIDD package and special ROIDD operations needed in symbolic algorithms. We study then how to improve efficiency of the reachability analysis and propose a new saturation approach, which exploits the structure of ROIDDs and the structure of k-bounded P/T nets. It manages to keep sizes of intermediate diagrams smaller than other approaches and can drastically improve efficiency of the symbolic analysis. Saturation techniques are applied in the enumeration of strongly connected components and in model checking. Implementation of symbolic model checkers for k-bounded P/T nets are discussed. We consider CTL and a novel LTL model checker. A number of techniques to improve efficiency of the implementation are considered.
Diese Arbeit widmet sich der Verifikation nebenläufiger Systeme unter Verwendung von Modelcheckingverfahren. Es wurden Modelcheckingverfahren betrachtet und entwickelt, welche die drei Gebiete: Petrinetze als Modellierungssprache, linear-time temporale Logik zur Spezifikation von Systemeigenschaften und binäre Entscheidungsgraphen zur Repräsentation großer Zustandsmengen verbinden. Bei der Entwicklung von Modelcheckingverfahren wurde darauf geachtet, dass durch die Kombination der einzelnen Gebiete deren Vorteile erhalten bleiben und die sich zwischen den Gebieten ergebendnen Synergien ausgenutzt werden. Den wesentlichen innovativen Teil der Arbeit stellt die Entwicklung eines LTL-Modelcheckingverfahrens dar, welches eine symbolische Repräsentierung der Zustände mit einem on-the-fly Verifikationsverfahren verbindet und dabei eine zeitliche Komplexität der klassischen LTL-Modelcheckingverfahren erreicht.