Μηχανή πεπερασμένης κατάστασης: Μηχανή κατάστασης Mealy και μηχανή Moore State

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





ο μηχανήματα πεπερασμένης κατάστασης (FSM) είναι σημαντικά για την κατανόηση της λογικής λήψης αποφάσεων καθώς και για τον έλεγχο των ψηφιακών συστημάτων. Στο FSM, οι έξοδοι, καθώς και η επόμενη κατάσταση, είναι μια παρούσα κατάσταση και η συνάρτηση εισόδου. Αυτό σημαίνει ότι η επιλογή της επόμενης κατάστασης εξαρτάται κυρίως από την τιμή εισόδου και την ισχύ που οδηγεί σε πιο σύνθετη απόδοση του συστήματος. Όπως και στη διαδοχική λογική, απαιτούμε το παρελθόν ιστορικό εισόδων για να αποφασίσουμε την έξοδο. Επομένως, το FSM αποδεικνύεται πολύ συνεργατικό στην κατανόηση των διαδοχικών λογικών ρόλων. Βασικά, υπάρχουν δύο μέθοδοι για την τακτοποίηση α διαδοχική λογική σχεδιασμού δηλαδή mealy μηχανή καθώς και περισσότερα μηχανήματα. Αυτό το άρθρο ασχολείται με τη θεωρία και την εφαρμογή ενός μηχανήματος πεπερασμένης κατάστασης ή FSM, τύπους, παραδείγματα μηχανών πεπερασμένης κατάστασης , πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Τι είναι το FSM (Μηχανή Πεπερασμένης Κατάστασης);

ο Ο ορισμός μιας μηχανής πεπερασμένης κατάστασης είναι , ο όρος μηχανή πεπερασμένης κατάστασης (FSM) είναι επίσης γνωστός ως πεπερασμένη κατάσταση αυτοματοποίηση . Το FSM είναι ένα μοντέλο υπολογισμού που μπορεί να εκτελεστεί με τη βοήθεια υλικού αλλιώς λογισμικού. Αυτό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία διαδοχικής λογικής καθώς και για ορισμένα προγράμματα υπολογιστών. Τα FSM χρησιμοποιούνται για την επίλυση των προβλημάτων σε τομείς όπως τα μαθηματικά, τα παιχνίδια, η γλωσσολογία και η τεχνητή νοημοσύνη. Σε ένα σύστημα όπου συγκεκριμένες είσοδοι μπορούν να προκαλέσουν συγκεκριμένες αλλαγές στην κατάσταση που μπορούν να σηματοδοτηθούν με τη βοήθεια των FSM.




Μηχανή πεπερασμένης κατάστασης

Μηχανή πεπερασμένης κατάστασης

Αυτό διάγραμμα μηχανής πεπερασμένης κατάστασης εξηγεί τις διάφορες συνθήκες μιας περιστροφικής πύλης. Κάθε φορά που τοποθετείτε ένα κέρμα σε μια περιστροφική πύλη θα το ξεμπλοκάρει, και μετά το πάτημα της περιστροφικής πύλης, βιδώνει το κέρδος. Η τοποθέτηση ενός νομίσματος σε μια ασυγκράτητη περιστροφική πύλη, διαφορετικά η πίεση σε μια βιδωμένη περιστροφική πύλη δεν θα αλλάξει την κατάστασή της.



Τύποι μηχανημάτων πεπερασμένης κατάστασης

Οι μηχανές πεπερασμένης κατάστασης ταξινομούνται σε δύο τύπους όπως Μηχανή κατάστασης Mealy και Μηχανή κατάστασης Moore .

Μηχανή πολιτείας Mealy

Όταν οι έξοδοι εξαρτώνται από τις τρέχουσες εισόδους καθώς και από τις καταστάσεις, τότε το FSM μπορεί να χαρακτηριστεί ως μηχάνημα κατάστασης. Το παρακάτω διάγραμμα είναι το διάγραμμα μπλοκ μηχανών κατάστασης mealy . Το διάγραμμα μπλοκ μηχανών κατάστασης mealy αποτελείται από δύο μέρη, δηλαδή συνδυαστική λογική καθώς και μνήμη. Η μνήμη στο μηχάνημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρέχει μερικές από τις προηγούμενες εξόδους ως συνδυαστικές εισόδους λογικής.

Διάγραμμα μπλοκ μηχανών Mealy State

Διάγραμμα μπλοκ μηχανών Mealy State

Με βάση τις τρέχουσες εισόδους καθώς και τις καταστάσεις, αυτό το μηχάνημα μπορεί να παράγει εξόδους. Έτσι, οι έξοδοι μπορούν να είναι κατάλληλες μόνο σε θετικά διαφορετικά αρνητικά του σήματος CLK. Το διάγραμμα κατάστασης της μηχανής mealy state φαίνεται παρακάτω.


Διάγραμμα κατάστασης της μηχανής κατάστασης Mealy

Διάγραμμα κατάστασης της μηχανής κατάστασης Mealy

Το διάγραμμα κατάστασης της μηχανής κατάστασης mealy περιλαμβάνει κυρίως τρεις καταστάσεις, A, B και C. Αυτές οι τρεις καταστάσεις επισημαίνονται εντός των κύκλων, καθώς και κάθε κύκλος επικοινωνεί με μία κατάσταση. Οι μετατροπές μεταξύ αυτών των τριών καταστάσεων σημαίνονται με κατευθυνόμενες γραμμές. Στο παραπάνω διάγραμμα, οι είσοδοι και οι έξοδοι σημειώνονται με 0/0, 1/0 και 1/1. Με βάση την τιμή εισαγωγής, υπάρχουν δύο μετατροπές από κάθε κατάσταση.

Γενικά, η ποσότητα των απαιτούμενων καταστάσεων στο μηχάνημα mealy είναι κάτω ή ισοδύναμη με τον αριθμό των απαιτούμενων καταστάσεων στο μηχάνημα κατάστασης Moore. Υπάρχει μια ισοδύναμη μηχανή κατάστασης Moore για κάθε μηχανή κατάστασης Mealy. Ως αποτέλεσμα, με βάση την αναγκαιότητα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα από αυτά.

Moore State Machine

Όταν οι έξοδοι εξαρτώνται από τις τρέχουσες καταστάσεις, τότε το FSM μπορεί να ονομάζεται ως Μηχανή κατάστασης Moore . ο Το διάγραμμα μπλοκ της πολιτείας Moore φαίνεται παρακάτω. Το διάγραμμα μπλοκ μηχανών κατάστασης Moore αποτελείται από δύο μέρη, δηλαδή τη συνδυαστική λογική καθώς και τη μνήμη.

Διάγραμμα μπλοκ μηχανών Moore State

Διάγραμμα μπλοκ μηχανών Moore State

Σε αυτήν την περίπτωση, οι τρέχουσες εισόδους, καθώς και οι τρέχουσες καταστάσεις, θα αποφασίσουν τις επόμενες καταστάσεις. Έτσι, ανάλογα με τις περαιτέρω καταστάσεις, αυτό το μηχάνημα θα παράγει τις εξόδους. Έτσι, τα αποτελέσματα αυτού θα ισχύουν αμέσως μετά τη μετατροπή του κράτους.

ο Διάγραμμα κατάστασης μηχανής κατά Moore φαίνεται παρακάτω. Στην παραπάνω κατάσταση, το διάγραμμα περιλαμβάνει τέσσερις καταστάσεις όπως μια μηχανή κατάστασης mealy, δηλαδή τα A, B, C και D., οι τέσσερις καταστάσεις καθώς και οι μεμονωμένες έξοδοι τοποθετούνται στους κύκλους.

Διάγραμμα κατάστασης της μηχανής κατάστασης Moore

Διάγραμμα κατάστασης της μηχανής κατάστασης Moore

Στο παραπάνω σχήμα, υπάρχουν τέσσερις καταστάσεις, δηλαδή οι Α, Β, Γ & Δ. Αυτές οι καταστάσεις και οι αντίστοιχες έξοδοι επισημαίνονται μέσα στους κύκλους. Εδώ, απλά η αξία εισόδου επισημαίνεται σε κάθε μετατροπή. Στο παραπάνω σχήμα περιλαμβάνονται δύο μετατροπές από κάθε κατάσταση ανάλογα με την τιμή εισαγωγής.

Γενικά, η ποσότητα των απαιτούμενων καταστάσεων σε αυτό το μηχάνημα είναι μεγαλύτερη από ό, τι διαφορετικά ισοδυναμεί με τον απαιτούμενο αριθμό καταστάσεων στη μηχανή κατάστασης mealy

Σε γενικές γραμμές, ο αριθμός των απαιτούμενων καταστάσεων σε αυτό το μηχάνημα είναι περισσότερο από διαφορετικά ισοδύναμος με τις απαιτούμενες καταστάσεις στο MSM (Μηχανή κατάστασης Mealy) . Για κάθε μηχανή κατάστασης Moore, υπάρχει μια αντίστοιχη μηχανή κατάστασης Mealy. Κατά συνέπεια, ανάλογα με την αναγκαιότητα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα από αυτά.

Υπάρχει μια μηχανή ισοδύναμης κατάστασης mealy για κάθε μηχανή κατάστασης Moore. Ως αποτέλεσμα, με βάση την αναγκαιότητα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα από αυτά.

Εφαρμογές μηχανημάτων πεπερασμένης κατάστασης

ο εφαρμογές μηχανημάτων πεπερασμένης κατάστασης περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα.

Τα FSM χρησιμοποιούνται σε παιχνίδια στα οποία είναι πιο αναγνωρισμένα ότι χρησιμοποιούνται τεχνητή νοημοσύνη , και ωστόσο, είναι επίσης συχνές σε εκτελέσεις πλοήγησης ανάλυσης κειμένου, χειρισμό εισόδου του πελάτη, καθώς και πρωτόκολλα δικτύου.

Αυτά περιορίζονται στην υπολογιστική ισχύ που έχουν την καλή ποιότητα να είναι σχετικά απλή στην αναγνώριση. Έτσι, χρησιμοποιούνται συχνά από προγραμματιστές λογισμικού καθώς και από σχεδιαστές συστημάτων για να συνοψίσουν την απόδοση ενός δύσκολου συστήματος.

Τα μηχανήματα πεπερασμένης κατάστασης ισχύουν σε μηχανήματα αυτόματης πώλησης, βιντεοπαιχνίδια, φανάρια, ελεγκτές στην CPU, ανάλυση κειμένου, ανάλυση πρωτοκόλλου, αναγνώριση της ομιλίας , επεξεργασία γλωσσών κ.λπ.

Πλεονεκτήματα της μηχανής πεπερασμένων καταστάσεων

ο πλεονεκτήματα της μηχανής πεπερασμένων καταστάσεων συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

  • Οι μηχανές πεπερασμένης κατάστασης είναι ευέλικτες
  • Εύκολη μετάβαση από μια σημαντική περίληψη σε εκτέλεση κώδικα
  • Χαμηλή επιβάρυνση επεξεργαστή
  • Εύκολος προσδιορισμός της δυνατότητας πρόσβασης ενός κράτους

Μειονεκτήματα του μηχανήματος πεπερασμένης κατάστασης

ο μειονεκτήματα της μηχανής πεπερασμένης κατάστασης συμπεριλάβετε τα ακόλουθα

  • Ο αναμενόμενος χαρακτήρας των ντετερμινιστικών μηχανών πεπερασμένης κατάστασης δεν μπορεί να χρειαστεί σε ορισμένους τομείς όπως τα παιχνίδια στον υπολογιστή
  • Η εφαρμογή τεράστιων συστημάτων που χρησιμοποιούν FSM είναι δύσκολο να διαχειριστεί χωρίς καμία ιδέα σχεδιασμού.
  • Δεν ισχύει για όλους τους τομείς
  • Οι τάξεις των μετατροπών κατάστασης είναι άκαμπτες.

Επομένως, αυτό είναι όλο μηχανήματα πεπερασμένης κατάστασης . Από τις παραπάνω πληροφορίες επιτέλους, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα σύγχρονα διαδοχικά κυκλώματα επηρεάζουν τις καταστάσεις τους για κάθε θετική κατά τα άλλα αρνητική μετατροπή του σήματος CLK ανάλογα με την είσοδο. Έτσι, αυτή η συμπεριφορά μπορεί να δηλωθεί με τη μορφή γραφικών που είναι γνωστό ως διάγραμμα κατάστασης. Ένα άλλο όνομα ενός σύγχρονου διαδοχικού κυκλώματος είναι το FSM (μηχανή πεπερασμένης κατάστασης). Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ιδιότητες του FSM ;