Véges állapotú gép: Mealy State Machine és Moore State Machine

A véges állapotú gépek (FSM) jelentősek a döntéshozatali logika megértése, valamint a digitális rendszerek irányítása szempontjából. Az MSZÁ-ban a kimenetek, valamint a következő állapot jelen állapot és a bemeneti függvény. Ez azt jelenti, hogy a következő állapot kiválasztása elsősorban a bemeneti értéktől és az összetett rendszer teljesítményének növelésétől függ. A szekvenciális logikához hasonlóan a kimenet eldöntéséhez a múltbeli bemeneti előzményekre is szükségünk van. Ezért az MSZÁ nagyon együttműködőnek bizonyul a szekvenciális logikai szerepek megértésében. Alapvetően két módszer létezik a szekvenciális logikai tervezés mégpedig lisztes gép, valamint több gép. Ez a cikk egy véges állapotú gép vagy FSM elméletét és megvalósítását, típusait, véges állapotú géppéldák , előnyök és hátrányok.

Mi az FSM (véges állapotú gép)?

A a véges állapotú gép meghatározása az , a véges állapotú gép (FSM) kifejezés más néven ismert véges állapot automatizálás . Az FSM egy számítási modell, amelyet hardveres, különben szoftver segítségével lehet végrehajtani. Ezt használják szekvenciális logika, valamint néhány számítógépes program létrehozására. Az MSZÁ-kat olyan problémák megoldására használják, mint a matematika, a játékok, a nyelvészet és a mesterséges intelligencia. Egy olyan rendszerben, ahol a konkrét bemenetek specifikus állapotváltozásokat okozhatnak, amelyeket az FSM-ek segítségével jelezhetünk.

Véges állapotú gép

Ez véges állapotú gépdiagram elmagyarázza a forgóajtó különféle feltételeit. Valahányszor egy érmét forgóvázba tesz, akkor az kicsavarodik, és miután a forgóajtót lenyomják, megcsavarodik. Ha egy érmét nem rögzített forgóajtóba helyezünk, különben a rögzített forgóajtóhoz nyomja, az nem változtatja meg az állapotát.

A véges állapotú gép típusai

A véges állapotú gépeket két típusba sorolják, mint pl Mealy állapotú gép és Moore állam gépe .

Mealy State Machine

Amikor a kimenetek az áram bemeneteitől és az állapotoktól függenek, akkor az FSM-et nevezhetjük liszt állapotú gépnek. A következő ábra a liszt állapotú gép blokkdiagramja . A lisztes állapotú blokkdiagram két részből áll, nevezetesen kombinációs logika valamint az emlékezet. A gép memóriája felhasználható az előző kimenetek némelyikének kombinációs logikai bemenetként történő biztosítására.

Mealy State Machine Block diagram

A jelenlegi bemenetek és állapotok alapján ez a gép kimeneteket képes előállítani. Így a kimenetek csak akkor lehetnek alkalmasak, ha a CLK jel pozitív vagy negatív. A lisztes állapotú gép állapotdiagramját az alábbiakban mutatjuk be.

A Mealy State Machine állapotdiagramja

A lisztállapot-gép állapotdiagramja főleg három állapotot tartalmaz, nevezetesen A, B és C. Ez a három állapot a körökön belül van megjelölve, és minden kör egy állammal kommunikál. A három állapot közötti konverziókat irányított vonalak jelzik. A fenti ábrán a be- és kimeneteket 0/0, 1/0 és 1/1-vel jelöljük. A bemeneti érték alapján minden állapotból két konverzió van.

Általában a szükséges állapotok mennyisége a lisztes gépben kisebb vagy egyenértékű a Moore-államban szükséges állapotok számával. Minden Mealy állam géphez van egyforma Moore-állapotú gép. Ennek eredményeként a szükségesség alapján alkalmazhatjuk egyiküket.

Moore államgép

Ha a kimenetek az aktuális állapotoktól függenek, akkor az FSM-et nevezhetjük Moore állam gépe . A Moore államgép blokkdiagramja alább látható. A Moore-állapotú gép blokkdiagramja két részből áll, nevezetesen a kombinációs logikából és a memóriából.

Moore State Machine Block diagram

Ebben az esetben az aktuális bemenetek, valamint az aktuális állapotok döntenek a következő állapotokról. Így a további állapotoktól függően ez a gép generálja a kimeneteket. Tehát ennek kimenetei egyszerűen az állapot átalakítása után lesznek alkalmazhatók.

A Moore állapot gép állapot diagram alább látható. A fenti állapotban a diagram négy állapotot tartalmaz, mint egy liszt állapotú gép, nevezetesen A, B, C és D. A négy állapot, valamint az egyes kimenetek a körökbe kerülnek.

A Moore State Machine állapotdiagramja

A fenti ábrán négy állapot van, nevezetesen A, B, C és D. Ezeket az állapotokat és a megfelelő kimeneteket a körök belsejében jelölik. Itt minden konverziónál egyszerűen be van jelölve a bemeneti érték. A fenti ábra két konverziót tartalmaz minden állapotból, a bemeneti értéktől függően.

Általában a szükséges állapotok száma ebben a gépben nagyobb, mint amilyen más módon megegyezik a liszt állapotú gép szükséges állapotainak számával

Általában a gépben a szükséges állapotok száma több mint egyenértékű a szükséges állapotokkal MSM (Mealy állapotú gép) . Minden Moore-állam gépéhez tartozik egy megfelelő Mealy-állapotú gép. Következésképpen a szükségesség függvényében felhasználhatjuk egyiküket.

Minden Moore-állam gépéhez van egyforma liszt állapotú gép. Ennek eredményeként a szükségesség alapján alkalmazhatjuk egyiküket.

Véges állapotú gépi alkalmazások

A véges állapotú gépalkalmazások főleg a következőket tartalmazza.

Az MSZÁ-kat olyan játékokban használják, amelyekben leginkább elismertek mesterséges intelligencia , és mindazonáltal gyakoriak az elemző szövegben történő navigálás, az ügyfél bemeneti kezelésének, valamint a hálózati protokollok végrehajtásának is.

Ezek számítási ereje korlátozott, jó tulajdonságuk, hogy viszonylag egyszerűen felismerhetők. Tehát gyakran használják a szoftverfejlesztők és a rendszertervezők egy nehéz rendszer teljesítményének összefoglalására.

A véges állapotú gépek automatákban, videojátékokban, közlekedési lámpákban, vezérlők CPU-ban, szöveg elemzése, protokoll elemzése, beszéd felismerése , nyelvi feldolgozás stb.

A véges állapotú gép előnyei

A a véges állapotú gép előnyei a következőket tartalmazzák.

• A véges állapotú gépek rugalmasak
• Könnyű áttérni egy jelentős absztraktról a kód végrehajtására
• Alacsony processzor rezsi
• Egy állapot elérhetőségének könnyű meghatározása

A véges állapotú gép hátrányai

A a véges állapotú gép hátrányai a következőket tartalmazzák

• A determinisztikus végesállapotú gépek várható karakterére nem lehet szükség bizonyos területeken, például a számítógépes játékokban
• Az MSZÁ-t használó hatalmas rendszerek megvalósítása a tervezés ötlete nélkül nehezen kezelhető.
• Nem minden tartományra vonatkozik
• Az állapotátalakítás sorrendje rugalmatlan.

Így erről van szó véges állapotú gépek . A fenti információkból végül arra következtethetünk, hogy a szinkron szekvenciális áramkörök a bemenettől függően befolyásolják állapotukat a CLK jel minden pozitív, egyébként negatív konverziója esetén. Tehát ezt a viselkedést grafikus formában is jelezhetjük, amelyet állapotdiagramnak nevezünk. A szinkron szekvenciális áramkör másik neve az FSM (véges állapotú gép). Itt van egy kérdés az Ön számára, melyek azok az MSZÁ tulajdonságai ?