The крайни автомати (FSM) са важни за разбирането на логиката за вземане на решения, както и за управлението на цифровите системи. Във FSM изходите, както и следващото състояние, са текущо състояние и входна функция. Това означава, че изборът на следващото състояние зависи главно от стойността на входа и силата, което води до по-голяма производителност на системата. Както при последователната логика, ние изискваме миналата история на входовете, за да решим изхода. Следователно FSM се оказва много кооперативен в разбирането на последователните логически роли. По принцип има два метода за подреждане на a последователен логически дизайн а именно брашнеста машина, както и повече машина. В тази статия се обсъждат теорията и изпълнението на машина на крайно състояние или FSM, типове, примери за крайни машини , предимства и недостатъци.
Какво е FSM (Finite State Machine)?
The дефиниция на машина с крайно състояние е , терминът машина с крайно състояние (FSM) е известен още като крайно състояние автоматизация . FSM е изчислителен модел, който може да се изпълни с помощта на хардуер, иначе софтуер. Това се използва за създаване на последователна логика, както и за няколко компютърни програми. FSM се използват за решаване на проблеми в области като математика, игри, лингвистика и изкуствен интелект. В система, в която конкретни входове могат да причинят специфични промени в състоянието, които могат да бъдат обозначени с помощта на FSM.
Крайна държавна машина
Това диаграма на крайния автомат обяснява различните условия на турникет. Винаги, когато поставянето на монета в турникет ще я откачи и след като турникетът е натиснат, тя получава болтове. Поставянето на монета в непокрит турникет, в противен случай притискането към болтовия турникет няма да промени състоянието му.
Видове крайни автомати
Машините с крайно състояние се класифицират в два типа, като например Държавна машина на Mealy и Мур държавна машина .
Държавна машина на Mealy
Когато изходите зависят от текущите входове, както и от състоянията, тогава FSM може да бъде наречен като машина за брашно състояние. Следващата диаграма е блок-схема на машината за брашно състояние . Блоковата схема на машината за брашнено състояние се състои от две части, а именно комбинационна логика както и паметта. Паметта в машината може да се използва за осигуряване на някои от предишните изходи като комбинационни логически входове.
Блокова диаграма на Mealy State Machine
Въз основа на текущите входове, както и състояния, тази машина може да произвежда изходи. По този начин изходите могат да бъдат подходящи само при положителни иначе отрицателни стойности на сигнала CLK. Диаграмата за състоянието на машината за хранене е показана по-долу
Диаграма на състоянието на Mealy State Machine
Диаграмата на състоянието на брашнестата машина включва основно три състояния, а именно A, B и C. Тези три състояния са маркирани в кръговете, както и всеки кръг комуникира с едно състояние. Преобразуванията между тези три състояния се означават с насочени линии. В горната диаграма входовете и изходите са обозначени с 0/0, 1/0 и 1/1. Въз основа на въведената стойност има две преобразувания от всяко състояние.
Обикновено количеството на необходимите състояния в машината за хранене е по-малко или равностойно на броя на необходимите състояния в автомата на Мур. Има еднаква автомат на Мур за всяка автомат на Mealy. В резултат на това, въз основа на необходимостта, можем да използваме един от тях.
Moore State Machine
Когато изходите зависят от текущите състояния, тогава FSM може да бъде наречен като Мур държавна машина . The Блокова схема на държавната машина на Мур е показано по-долу. Блоковата схема на автомата на Мур се състои от две части, а именно комбинационна логика, както и памет.
Блок-схема на държавната машина на Мур
В този случай текущите входове, както и текущите състояния, ще решат следващите състояния. По този начин, в зависимост от допълнителни състояния, тази машина ще генерира изходите. Така че резултатите от това ще бъдат приложими просто след преобразуването на състоянието.
The Диаграма на състоянието на автомата на Мур е показано по-долу. В горното състояние диаграмата включва четири състояния като машина за брашно състояние, а именно A, B, C и D. четирите състояния, както и отделни изходи са поставени в кръговете.
Диаграма на държавата на Мур
На горната фигура има четири състояния, а именно A, B, C & D. Тези състояния и съответните изходи са обозначени вътре в кръговете. Тук просто стойността на входа е маркирана при всяко преобразуване. В горната фигура са включени две преобразувания от всяко състояние в зависимост от входната стойност.
Обикновено количеството на необходимите състояния в тази машина е по-голямо от иначе еквивалентното на необходимия брой състояния в машината за брашно състояние
По принцип броят на задължителните състояния в тази машина е повече от иначе еквивалентен на необходимите състояния в MSM (Mealy state machine) . За всяка автомат на Мур има съответна автомат на Mealy. Следователно, в зависимост от необходимостта, можем да използваме един от тях.
Съществува еднаква брашнеста машина за всяка машина на Мур. В резултат на това, въз основа на необходимостта, можем да използваме един от тях.
Приложения за крайни машини
The приложения на крайния автомат включват основно следното.
FSM се използват в игри, в които са най-признати, че се използват изкуствен интелект и въпреки това те са чести и при изпълнение на навигация за синтактичен анализ, при обработка на въвеждане на клиента, както и при мрежови протоколи.
Те са ограничени в изчислителната мощност, те имат доброто качество да бъдат сравнително лесни за разпознаване. Така че те често се използват от разработчиците на софтуер, както и от системните дизайнери за обобщаване на работата на трудна система.
Автоматите с крайно състояние са приложими във автомати, видео игри, светофари, контролери в процесора, парсинг на текст, анализ на протокол, разпознаване на речта , езикова обработка и др.
Предимства на крайната държавна машина
The предимства на Finite State Machine включват следното.
- Машините с крайно състояние са гъвкави
- Лесно е да преминете от значим абстракт към изпълнение на код
- Ниски режийни разходи
- Лесно определяне на достижимостта на дадено състояние
Недостатъци на крайната държавна машина
The недостатъци на крайния автомат включват следното
- Очакваният характер на детерминираните машини с крайно състояние може да не е необходим в някои области като компютърните игри
- Внедряването на огромни системи, използващи FSM, е трудно за управление без никаква идея за дизайн.
- Не е приложимо за всички домейни
- Поръчките за преобразуване на държавата са негъвкави.
По този начин става въпрос за всичко крайни автомати . От горната информация накрая можем да заключим, че синхронните последователни вериги влияят на техните състояния за всяко положително иначе отрицателно преобразуване на CLK сигнала в зависимост от входа. Така че, това поведение може да бъде обозначено под формата на графична, която е известна като диаграма на състоянието. Друго име на синхронна последователна верига е FSM (машина с крайно състояние). Ето един въпрос към вас, кои са свойства на FSM ?
