随着计算机技术的广泛应用,软件系统的规模和复杂性不断攀升,由于软件错误直接造成系统失效的比率持续递增。软件失效发生后,如何自动调试程序和定位引发失效的软件故障是一个非常有意义的研究课题。本文针对目前软件调试与故障定位技术中存在的一些问题,提出了虚拟机支持的程序谱差异分析和故障定位技术,并进行了研究、实现与验证。本文首先介绍了软件调试的一般性概念,对目前国际上软件自动调试和故障定位技术以及虚拟机技术的研究做了详细的分析,指出了虚拟机支持的故障定位技术的优势。在分析几种常见程序谱的基础上,本文提出了一种新的程序谱——目标码分支的有序序列,它能够较好的表达程序运行特征,并且和源代码级的程序谱不同的是,它无需对程序进行插桩。为了通过Bochs获取程序谱,本文详细分析了开源模拟器Bochs的体系结构,以及Bochs中与本课题密切相关的CPU模块和调试器模块的实现机理。本文提出了虚拟机支持的程序谱差异分析和故障定位技术框架。该方法用程序谱抽象表达程序运行,用Bochs获取程序谱,根据一定的距离标准选择和故障运行最相似的成功运行,比较这两次运行之间谱的差异,从而产生一份程序可疑故障位置报告。本文实现了基于Bochs的程序谱差异分析和故障定位系统BPSFLS,并利用西门子测试套件中含有故障的程序对BPSFLS系统的故障定位质量进行了实验。实验结果表明,该系统能较准确地定位与控制流相关的程序故障。