Architektúra Z3 významne prispieva k jej účinnosti pri riešení problémov s spokojnosťou modulov (SMT) prostredníctvom niekoľkých kľúčových komponentov a techník:
1. Špecializované algoritmy pre teórie pozadia: Z3 používa špecializované algoritmy na manipuláciu s rôznymi teóriami na pozadí, ako sú aritmetické, bitové vektory, polia a neinterpretované funkcie. Tieto algoritmy sú optimalizované tak, aby účinne riešili problémy v každej teórii, čo umožňuje Z3 riešiť komplexné vzorce, ktoré účinne zahŕňajú viac teórií [1] [5].
2. Prírastkové riešenie: Z3 podporuje dva režimy inkrementálneho riešenia: založené na stohu a založené na predpokladu. Režim založený na zásobníku používa `push ()` a `pop ()` na správu miestneho kontextu, čo umožňuje pridanie a efektívne odstránenie tvrdení. Tento prístup pomáha pri riadení pamäte a lemmy odvodených počas procesu riešenia. Režim založený na predpokladu využíva ďalšie literály na extrahovanie neuspokojivých jadier a na udržanie lokálnej prírastku bez vyradenia užitočných lemmy [2].
3. Kombinácia riešiteľov: Z3 integruje rôzne riešiteľky na spracovanie zložitých vzorcov, ktoré zahŕňajú viac teórií. Táto integrácia jej umožňuje využívať silné stránky každého riešiča, čím zvyšuje jeho celkovú účinnosť pri riešení rôznych problémov SMT [5].
4. Techniky riešenia SAT: Z3 využíva techniky z riešenia uspokojivosti Boolean (SAT), aby sa efektívne zvládla zámerná logika. Zahŕňa to použitie SAT riešiteľov ako základného komponentu na riešenie výrokovej časti problémov SMT [5].
5. Optimalizačné možnosti: Optimalizačný modul Z3, ½z, rozširuje svoje schopnosti na riešenie problémov s optimalizáciou v rámci vzorcov SMT. Zahŕňa to podporu pre lineárnu optimalizáciu, MaxSMT a ich kombinácie, vďaka čomu je všestranná pre aplikácie vyžadujúce logické obmedzenia a ciele optimalizácie [4].
6. Paralelizácia a správa pamäte: Zatiaľ čo sekvenčná verzia Z3 používa globálny správca pamäte, paralelné verzie používajú manažéri pamäte bez zámkov na zníženie režijných nákladov. Tento prístup umožňuje účinnú paralelizáciu minimalizáciou prekážok prideľovania pamäte [3].
Celkovo je architektúra Z3 navrhnutá tak, aby efektívne zvládla širokú škálu problémov s SMT kombináciou špecializovaných algoritmov, inkrementálnych techník riešenia a optimalizačných schopností, čím sa stáva výkonným nástrojom v rôznych oblastiach, ako je formálne overovanie, testovanie softvéru a umelá inteligencia.
Citácie:[1] https://theory.stanford.edu/~nikolaj/programmingz3.html
[2] https://stackoverflow.com/questions/16422018/how-incremental-solving-works-in-z3
[3] https://leodemoura.github.io/files/paralral_z3.pdf
Https://orbit.dtu.dk/files/110977246/bj_rner_phan_fleckenstein_unknown_z_an_optimization_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/SATISFAFFIFALY_MODULO_THEORY
[7] https://stackoverflow.com/questions/42371139/how-to-analyse-z3-performance-isesues
[8] https://cs.uiowa.edu/~ajreynol/fmsd16.pdf