mașini cu stare finită (FSM) sunt semnificative pentru înțelegerea logicii de luare a deciziilor, precum și pentru controlul sistemelor digitale. În FSM, ieșirile, precum și următoarea stare, sunt o stare prezentă și funcția de intrare. Aceasta înseamnă că selectarea următoarei stări depinde în principal de valoarea și puterea de intrare care conduc la performanțe mai compuse ale sistemului. Ca și în logica secvențială, avem nevoie de istoricul intrărilor din trecut pentru a decide ieșirea. Prin urmare, FSM se dovedește foarte cooperant în înțelegerea rolurilor logice secvențiale. Practic, există două metode pentru aranjarea unui proiectare logică secvențială și anume mașină mealy, precum și mai multă mașină. Acest articol discută teoria și implementarea unei mașini cu stări finite sau tipuri FSM, exemple de mașini cu stare finită , avantaje și dezavantaje.
Ce este un FSM (Finite State Machine)?
definiția unei mașini cu stare finită este , termenul mașină cu stare finită (FSM) este, de asemenea, cunoscut sub numele de stare finită automatizare . FSM este un model de calcul care poate fi executat cu ajutorul hardware-ului altfel software. Aceasta este utilizată pentru crearea logicii secvențiale, precum și pentru câteva programe de calculator. FSM-urile sunt folosite pentru a rezolva problemele din domenii precum matematica, jocurile, lingvistica și inteligența artificială. Într-un sistem în care intrările specifice pot provoca modificări specifice de stare care pot fi semnificate cu ajutorul FSM-urilor.
Mașină de stat finit
Acest diagrama mașinii cu stare finită explică diferitele condiții ale unui turnichet. Ori de câte ori plasarea unei monede într-un turnichet o va debloca și, după ce a fost apăsat turnichetul, se înșurubează. Așezarea unei monede într-un turnichet neșurubat, în caz contrar, apăsarea pe un turnichet cu șurub nu va modifica starea acesteia.
Tipuri de mașini cu stat finit
Mașinile cu stare finită sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi Mașină de stat Mealy și Mașină de stat Moore .
Mealy State Machine
Atunci când ieșirile depind de intrările curente, precum și de stări, atunci FSM poate fi denumit a fi o mașină de stare mealy. Următoarea diagramă este diagrama bloc a mașinii de stare mealy . Diagrama bloc a mașinii de stare mealy constă din două părți și anume logica combinationala precum și memoria. Memoria din aparat poate fi utilizată pentru a furniza unele dintre ieșirile anterioare ca intrări logice combinaționale.
Diagrama blocului mașinii de stat Mealy
Pe baza intrărilor curente, precum și a stărilor, această mașină poate produce ieșiri. Astfel, ieșirile pot fi potrivite numai la pozitiv, altfel negativ al semnalului CLK. Diagrama de stare a mașinii de stare stricată este prezentată mai jos.
Diagrama de stat a mașinii de stat Mealy
Diagrama de stare a mașinii de stare mealy include în principal trei stări și anume A, B și C. Aceste trei stări sunt etichetate în cercuri, precum și fiecare cerc comunică cu o singură stare. Conversiile între aceste trei stări sunt semnificate prin linii direcționate. În diagrama de mai sus, intrările și ieșirile sunt notate cu 0/0, 1/0 și 1/1. Pe baza valorii de intrare, există două conversii din fiecare stare.
În general, cantitatea de stări necesare în mașina mealy este mai mică sau echivalentă cu numărul de stări necesare în mașina de stări Moore. Există o mașină de stat Moore egală pentru fiecare mașină de stare Mealy. Ca urmare, pe baza necesității, putem folosi unul dintre ei.
Moore State Machine
Când ieșirile depind de stările curente, atunci FSM poate fi denumit ca Mașină de stat Moore . Diagrama bloc a mașinii de stat Moore este prezentat mai jos. Diagrama bloc a mașinii de stare Moore constă din două părți și anume logică combinațională, precum și memorie.
Diagrama blocului mașinii de stat Moore
În acest caz, intrările curente, precum și stările actuale, vor decide următoarele stări. Astfel, în funcție de alte stări, această mașină va genera ieșirile. Deci, rezultatele acestui lucru vor fi aplicabile pur și simplu după conversia statului.
Diagrama de stare a mașinii de stat Moore este prezentat mai jos. În starea de mai sus, diagrama include patru stări, cum ar fi o mașină de stare mealy și anume A, B, C și D. cele patru stări, precum și ieșirile individuale sunt plasate în cercuri.
Diagrama de stat a lui Moore State Machine
În figura de mai sus, există patru stări, și anume A, B, C și D. Aceste stări și ieșirile respective sunt etichetate în interiorul cercurilor. Aici, pur și simplu valoarea de intrare este marcată la fiecare conversie. În figura de mai sus include două conversii din fiecare stare, în funcție de valoarea de intrare.
În general, cantitatea de stări necesare în această mașină este mai mare decât echivalentul altfel cu numărul necesar de stări în mașina de stări mincinoase
În general, numărul stărilor necesare din această mașină este mai mult decât altfel echivalent cu stările necesare din MSM (Mealy state machine) . Pentru fiecare mașină de stat Moore, există o mașină de stare Mealy corespunzătoare. În consecință, în funcție de necesitate, putem utiliza una dintre ele.
Există o mașină de stare egală egală pentru fiecare mașină de stat Moore. Ca urmare, pe baza necesității, putem folosi unul dintre ei.
Aplicații pentru mașini cu stat finit
aplicații de mașini cu stare finită includ în principal următoarele.
FSM-urile sunt folosite în jocuri în care sunt recunoscute pentru că sunt utilizate în inteligență artificială , și totuși, acestea sunt, de asemenea, frecvente în execuțiile de navigare a analizei de text, în gestionarea intrărilor clientului, precum și în protocoalele de rețea.
Acestea au o putere de calcul limitată, au calitatea bună de a fi relativ simplu de recunoscut. Deci, acestea sunt frecvent utilizate de dezvoltatorii de software, precum și de proiectanții de sisteme pentru a rezuma performanțele unui sistem dificil.
Mașinile cu stare finită sunt aplicabile în automatele, jocurile video, semafoarele, controlere în procesor, analizarea textului, analiza protocolului, recunoașterea vorbirii , prelucrarea limbii etc.
Avantajele mașinii de stat finit
avantajele Mașinii de stat finit include următoarele.
- Mașinile cu stare finită sunt flexibile
- Ușor de mutat dintr-un abstract semnificativ într-o execuție de cod
- Procesor scăzut
- Determinarea ușoară a accesibilității unui stat
Dezavantaje ale mașinii de stat finit
dezavantajele mașinii cu stări finite include următoarele
- Caracterul așteptat al mașinilor cu stări finite deterministe nu poate fi necesar în unele domenii, cum ar fi jocurile pe computer
- Implementarea unor sisteme uriașe care utilizează FSM este greu de gestionat fără nicio idee de proiectare.
- Nu se aplică pentru toate domeniile
- Ordinele conversiilor de stat sunt inflexibile.
Astfel, totul este vorba mașini cu stare finită . Din informațiile de mai sus, putem concluziona că circuitele secvențiale sincrone își afectează stările pentru fiecare conversie pozitivă, altfel negativă, a semnalului CLK în funcție de intrare. Deci, acest comportament poate fi semnificat sub forma unui grafic cunoscut sub numele de diagramă de stare. Un alt nume al unui circuit secvențial sincron este FSM (mașină cu stare finită). Iată o întrebare pentru dumneavoastră, care sunt proprietățile FSM ?
