如何认证编译器的功能安全性？

Question

我们是ISO-13485，并致力于医疗设备的开发。我们目前使用的是经过IAR认证的编译器，但我们正在考虑切换到gcc，因为它是跨平台的，并且可以使用简单的Makefile自动进行构建，而IAR无法实现。

我试图了解我们应该怎么做才能获得arm-none-eabi-gcc医学发展认证。

ISO-13485，ISO-26262，ISO-62304或ISO-61508都没有给我任何提示，表明我应该做什么来验证我的编译器。

我会坚持使用IAR还是有其他选择？

我想这个问题也可以扩展到太空/汽车领域。

Answer 1

我在一家拥有ISO-26262认证的公司的工具链团队中工作，最近我们对开发套件进行了功能安全性验证。

该过程的一部分是运行一组验证测试套件，其中编译了数千个测试程序，并将结果与​​预期结果进行了比较。另一部分是ISO标准符合性测试。当然，这些测试中没有一个是详尽无遗的，但是确实发现了一些问题。第三部分包括运行GCC本身随附的DejaGNU测试套件。

安全验证的下一个技巧是确保记录所有已知问题。功能安全并不意味着您的工具链是完美的，仅意味着已知的缺陷已被清楚地记录在案，并且您已经建立了识别和记录缺陷的过程。要进行全面验证，您需要做的是修正或记录每个与预期行为的偏差，并为其辩护，以便没有已知的，不合理的偏差。

验证本身就是整个行业。它既昂贵又费时。

Answer 2

免责声明：我是开发测试套件以验证 C/C++ 编译器并验证编译器功能安全性的团队的一员。最终免责声明

有可能的。该过程称为“资格”而不是认证，因为它旨在找到编译器中的任何弱点并在需要时定义变通方法。在 ISO 26262 中，它可以在第 8 部分第 11 节“使用软件工具的信心”中找到。在这种情况下，“软件工具”是编译器。

第 11.4.9.2 节说：

11.4.9.2 The validation of the software tool shall meet the following criteria:


the validation measures shall demonstrate that the software tool complies with
its specified requirements,
...
EXAMPLE
The standard for a programming language helps to define the requirements for
validating the associated compiler.

解释必须与 ISO 标准一致。要进行验证，您需要一个基于语言标准的测试套件。

DejaGNU 套件不适合验证编译器的功能安全性。DejaGNU 有助于识别您的编译器版本中是否存在一些“众所周知的问题”，但它不会根据任何 ISO 标准系统地验证编译器。它主要是一个回归测试套件，可以测试许多 ISO 标准中没有的需求。以下是一些例子：

例如 1：https : //github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/gcc/testsuite/cc%2B%2B-common/diagnostic-format-json-1.c

此测试测试编译器是否生成 JSON 格式的诊断消息，这不是 ISO/IEC-9899:* C 标准、ISO/IEC-14882:* C++ 标准或 ISO-26262 标准所要求的。

例如2：https : //github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/gcc/testsuite/g%2B%2B.dg/tree-ssa/pr13954.C

如果您的编译器未实现任何类型的条件常量传播优化，则此测试“失败”，但这不是 C++ 标准所要求的，也不是任何功能安全标准所要求的。

例如 3：在另一边，通过 DejaGNU 套件并不表示符合标准，而仅表示符合 GNU“方言”：

https://cpp.godbolt.org/z/Gyu_i5

验证编译器用于应用程序开发的选项、配置和环境也很重要。这通常称为“用例”。ISO 26262 说：

11.4.3.1
When using a software tool, it shall be ensured that its usage, its
determined environmental and functional constraints and its general
operating conditions comply with its evaluation criteria or its
qualification.

正如@stephen m 正确提到的那样。webb 测试是认证过程的一部分。另一部分是记录过程、测试结果和缓解措施（变通方法）。

验证编译器后，只要用例相同，就可以在任何安全关键环境中重用它。