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可编程逻辑器件PLD作为现代电子设备的核心芯片之一，由于其安全缺陷客观存在，而且危害性极大，因此研究PLD安全缺陷及其检测方法有利于发现并消除电子设备中存在的安全缺陷，具有重大的现实意义。本文以国家“863”目标导向类课题（No.2009AA01Z434）的研究开发为背景，针对PLD安全缺陷的存在形式和特点提出基于状态转移图的PLD安全缺陷检测方法，设计实现了PLD安全缺陷检测系统。论文的主要工作和贡献包括：1．在分析了PLD安全缺陷的存在形式和特点的基础上，针对现有安全缺陷检测方法不适用于PLD安全缺陷检测的问题，提出了基于状态转移图的安全缺陷检测方法。该方法结合脱机式和在线式逆向分析手段，通过分析芯片的功能全集和工作集推演可疑状态集，能够发现隐藏于PLD中的安全缺陷。2．提出了自动复位快速环树数据采集算法。该算法设计了一种自动复位机制，解决了现有PLD数据采集算法对带缺陷的PLD数据采集不完全的问题；提出了动态最短路径算法DSDPA，解决了环树数据采集算法驱动路径动态变化的问题，减少了状态转移次数，提高了算法效率。实验结果显示，自动复位快速环树数据采集算法不仅实现了PLD功能全集数据的正确采集，而且数据采集效率比现有算法提高约9%。3．针对状态转移图布局中存在的节点重叠、分布不均等不足，提出了一种改进的可视化布局算法IGVA。该算法分阶段启发式计算引力和斥力，迭代早期通过减小节点间的引力以避免节点重叠，迭代后期通过减小边的斥力优化节点分布并减少图占用的空间。实验结果表明，IGVA解决了节点重叠的问题，达到了状态转移图的布局要求。4．提出了基于可视化技术的孤立状态与功能冗余安全缺陷检测算法。该算法以图论、集合论为基础，充分利用PLD环境依赖特性实现孤立状态和功能冗余安全缺陷的可视化检测，减少了检测过程中待分析的状态数，提高了检测效率。实验结果表明，该算法与基于脱机状态激励发现和在线状态对比的安全缺陷检测方法相比，误判率和漏判率较低，检测结果准确性较高。5．设计实现了PLD安全缺陷检测系统。该系统能够完成数据采集、状态转移图可视化和安全缺陷检测的工作，已应用于国家“863”目标导向类课题，并通过了“863”专家组的验收。实际运行结果表明本文提出的面向大容量PLD的安全缺陷快速检测方法是正确有效的，检测效率高，检测结果准确。