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由于系統的巨大規模，操作系統設計和實現的正確性很難用傳統的方法進行描述和驗證．在匯編層形式化地對系統模塊的功能語義進行建模，提出一種匯編級的系統狀態模型，作為匯編語言層設計和驗證的紐帶．通過定義系統狀態模型的合法狀態和狀態轉換函數來建立系統狀態模型的論域，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計的正確性，達到對系統功能實現的正確性驗證．同時，使用定理證明工具Isabelle/HOL來形式化地描述這一系統狀態模型，基于這一形式化模型，在Isabelle/HOL中驗證系統模塊的功能語義的正確性．以實現的安全可信OS（verifed secure operating system，簡稱VSOS）為例，闡述了所提出的形式化設計和驗證方法。說明了這一方法的可行性．
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