The konečné stavové stroje (FSM) jsou důležité pro pochopení logiky rozhodování a ovládání digitálních systémů. Ve FSM jsou výstupy, stejně jako další stav, současný stav a vstupní funkce. To znamená, že výběr dalšího stavu závisí hlavně na vstupní hodnotě a síle, která vede k vyššímu výkonu složeného systému. Stejně jako v sekvenční logice, pro rozhodování o výstupu vyžadujeme historii minulých vstupů. FSM se tedy ukazuje jako velmi kooperativní při porozumění sekvenčním logickým rolím. V zásadě existují dva způsoby uspořádání a sekvenční logický design jmenovitě moučný stroj i více strojů. Tento článek pojednává o teorii a implementaci stroje s konečným stavem nebo FSM, typů, příklady konečných stavových strojů , výhody a nevýhody.
Co je FSM (Finite State Machine)?
The definice stroje s konečným stavem je , termín konečný stavový stroj (FSM) je také známý jako konečný stav automatizace . FSM je výpočtový model, který lze provést pomocí hardwaru, jinak softwaru. Používá se k vytváření sekvenční logiky i několika počítačových programů. FSM se používají k řešení problémů v oblastech, jako je matematika, hry, lingvistika a umělá inteligence. V systému, kde konkrétní vstupy mohou způsobit specifické změny stavu, které lze označit pomocí FSM.
Konečný státní stroj
Tento diagram konečného stavu stroje vysvětluje různé podmínky turniketu. Kdykoli umístíte minci do turniketu, uvolní ji a poté, co je turniket stisknut, šrouby získají. Vložení mince do neodšroubovaného turniketu, jinak by se přitlačením na šroubovaný turniket nezměnil jeho stav.
Typy konečných stavových automatů
Konečné stavové automaty se dělí na dva typy, jako např Mírně stavový stroj a Moore státní stroj .
Mealy State Machine
Když výstupy závisí na aktuálních vstupech i stavech, pak lze FSM pojmenovat jako mealy state machine. Následující diagram je blokové schéma stroje mealy state . Blokové schéma stroje mealy state se skládá ze dvou částí kombinační logika stejně jako paměť. Paměť ve stroji lze použít k poskytnutí některých předchozích výstupů jako kombinačních logických vstupů.
Blokové schéma stroje Mealy State
Na základě aktuálních vstupů i stavů může tento stroj produkovat výstupy. Výstupy tedy mohou být vhodné pouze při kladném, jinak záporném signálu CLK. Níže je uveden stavový diagram mealy state machine.
Stavový diagram stroje Mealy State
Stavový diagram stroje mealy state zahrnuje hlavně tři stavy, jmenovitě A, B a C. Tyto tři stavy jsou označeny v kruzích, stejně jako každý kruh komunikuje s jedním stavem. Převody mezi těmito třemi stavy jsou označeny směrovanými čarami. Ve výše uvedeném diagramu jsou vstupy a výstupy označeny 0/0, 1/0 a 1/1. Na základě vstupní hodnoty existují dva převody z každého státu.
Obecně je množství požadovaných stavů v mealy stroji nižší nebo ekvivalentní počtu požadovaných stavů v Moore state machine. Pro každý stavový automat Mealy existuje stejný Mooreův stavový stroj. Výsledkem je, že na základě nutnosti můžeme jednoho z nich zaměstnat.
Moore State Machine
Když výstupy závisí na aktuálních stavech, lze FSM pojmenovat jako Moore státní stroj . The Blokové schéma stavového automatu Moore je zobrazen níže. Blokové schéma stavového stroje Moore se skládá ze dvou částí, a to kombinační logiky a paměti.
Blokové schéma stroje Moore State
V tomto případě aktuální vstupy a aktuální stavy rozhodnou o dalších stavech. V závislosti na dalších stavech tedy bude tento stroj generovat výstupy. Výstupy z toho tedy budou použitelné jednoduše po převodu stavu.
The Mooreův stavový stavový diagram stroje je zobrazen níže. Ve výše uvedeném stavu obsahuje diagram čtyři stavy, jako je mealy state machine, jmenovitě A, B, C a D. čtyři stavy a jednotlivé výstupy jsou umístěny v kruzích.
Stavový diagram stroje Moore State
Na výše uvedeném obrázku jsou čtyři stavy, jmenovitě A, B, C a D. Tyto stavy a příslušné výstupy jsou označeny uvnitř kruhů. Zde je jednoduše označena hodnota vstupu při každé převodu. Na výše uvedeném obrázku jsou zahrnuty dva převody z každého stavu v závislosti na vstupní hodnotě.
Obecně platí, že množství požadovaných stavů v tomto stroji je větší než jinak ekvivalentní požadovanému počtu stavů ve stroji s pevným stavem
Obecně je počet požadovaných stavů v tomto stroji více než jinak ekvivalentní požadovaným stavům v MSM (Mealy state machine) . Pro každý stavový stroj Moore existuje odpovídající stavový stroj Mealy. V důsledku toho můžeme podle potřeby jeden z nich využít.
Pro každý stavový stroj Moore existuje stejný moudrý stavový stroj. Výsledkem je, že na základě nutnosti můžeme jednoho z nich zaměstnat.
Aplikace konečných stavových strojů
The aplikace konečných stavových strojů zahrnují hlavně následující.
FSM se používají ve hrách, pro které se nejvíce využívají umělá inteligence , a jsou však také časté při provádění navigace při analýze textu, zpracování vstupů zákazníka a síťových protokolů.
Jedná se o omezený výpočetní výkon, mají dobrou kvalitu a jsou poměrně snadno rozpoznatelné. Často je tedy používají vývojáři softwaru i návrháři systémů pro shrnutí výkonu obtížného systému.
Konečné stavové automaty jsou použitelné v prodejních automatech, videohrách, semaforech, řadiče v CPU, syntaktická analýza, analýza protokolu, rozpoznávání řeči , zpracování jazyka atd.
Výhody stroje s konečným stavem
The výhody Finite State Machine zahrnout následující.
- Konečné stavové automaty jsou flexibilní
- Snadný přechod od významného abstraktu k provedení kódu
- Nízká režie procesoru
- Snadné určení dosažitelnosti státu
Nevýhody stroje s konečným stavem
The nevýhody stroje s konečným stavem zahrnout následující
- Očekávaný charakter deterministických strojů s konečným stavem nemusí být v některých oblastech, jako jsou počítačové hry, nutný
- Implementace obrovských systémů pomocí FSM je těžké zvládnout bez jakékoli představy o designu.
- Nelze použít pro všechny domény
- Pořadí státních převodů je nepružné.
O toto tedy jde konečné stavové automaty . Z výše uvedených informací konečně můžeme usoudit, že synchronní sekvenční obvody ovlivňují jejich stavy pro každou pozitivní, jinak negativní konverzi signálu CLK v závislosti na vstupu. Toto chování lze tedy označit ve formě grafického, který se nazývá stavový diagram. Jiný název synchronního sekvenčního obvodu je FSM (konečný stavový stroj). Zde je otázka pro vás, jaké jsou vlastnosti FSM ?
