Arsitektur Z3 berkontribusi secara signifikan terhadap efisiensinya dalam menyelesaikan masalah Modulo Teori (SMT) yang memuaskan melalui beberapa komponen dan teknik utama:
1. Algoritma khusus untuk teori latar belakang: Z3 menggunakan algoritma khusus untuk menangani berbagai teori latar belakang seperti aritmatika, vektor bit, array, dan fungsi yang tidak diinterpretasikan. Algoritma ini dioptimalkan untuk menyelesaikan masalah secara efisien dalam setiap teori, memungkinkan Z3 untuk menangani formula kompleks yang melibatkan banyak teori secara efektif [1] [5].
2. Pemecahan tambahan: Z3 mendukung dua mode pemecahan tambahan: berbasis stack dan berbasis asumsi. Mode berbasis tumpukan menggunakan `push ()` dan `pop ()` untuk mengelola konteks lokal, memungkinkan pernyataan ditambahkan dan dihapus secara efisien. Pendekatan ini membantu dalam mengelola memori dan lemma yang diturunkan selama proses penyelesaian. Mode berbasis asumsi menggunakan literal tambahan untuk mengekstraksi core yang tidak memuaskan dan mempertahankan tambahan lokal tanpa membuang lemma yang bermanfaat [2].
3. Kombinasi pemecah: Z3 mengintegrasikan pemecah yang berbeda untuk menangani formula kompleks yang melibatkan banyak teori. Integrasi ini memungkinkannya untuk memanfaatkan kekuatan masing -masing pemecah, meningkatkan efisiensi keseluruhannya dalam menyelesaikan beragam masalah SMT [5].
4. Teknik Pemecahan SAT: Z3 memanfaatkan teknik dari pemisahan boolean kepuasan (SAT) untuk menangani logika proposisional secara efisien. Ini termasuk menggunakan pemecah SAT sebagai komponen inti untuk menangani bagian proposisional dari masalah SMT [5].
5. Kemampuan Optimalisasi: Modul Optimasi Z3, î½z, memperluas kemampuannya untuk memecahkan masalah optimisasi pada rumus SMT. Ini termasuk dukungan untuk optimasi linier, maxSMT, dan kombinasi daripadanya, menjadikannya serbaguna untuk aplikasi yang membutuhkan kendala logis dan tujuan optimisasi [4].
6. Paralelisasi dan manajemen memori: Sementara versi berurutan Z3 menggunakan manajer memori global, versi paralel menggunakan manajer memori tanpa kunci untuk mengurangi overhead. Pendekatan ini memungkinkan paralelisasi yang efisien dengan meminimalkan bottleneck alokasi memori [3].
Secara keseluruhan, arsitektur Z3 dirancang untuk secara efisien menangani berbagai masalah SMT dengan menggabungkan algoritma khusus, teknik pemecahan tambahan, dan kemampuan optimisasi, menjadikannya alat yang kuat di berbagai domain seperti verifikasi formal, pengujian perangkat lunak, dan kecerdasan buatan.
Kutipan:[1] https://theory.stanford.edu/~nikolaj/programmingz3.html
[2] https://stackoverflow.com/questions/16422018/how-cremental-solving-works-in-z3
[3] https://leodemoura.github.io/files/parallel_z3.pdf
[4] https://orbit.dtu.dk/files/110977246/bj_rner_phan_fleckenstein_unknown_z_an_optimizing_smt_solver_1.pdf
[5] https://www.irjmets.com/uploadedfiles/paper/issue_11_november_2024/63240/final/fin_irjmets1731070612.pdf
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/satishiability_modulo_theories
[7] https://stackoverflow.com/questions/42371139/how-to-analyse-z3-performance-issues
[8] https://cs.uiowa.edu/~ajreynol/fmsd16.pdf