Det finite state-maskiner (FSM'er) er vigtige for forståelsen af beslutningstagningslogikken samt styring af de digitale systemer. I FSM er udgangene såvel som den næste tilstand en nuværende tilstand og inputfunktionen. Dette betyder, at valget af den næste tilstand hovedsageligt afhænger af inputværdien og styrken, der fører til mere sammensat systemydelse. Som i sekventiel logik kræver vi historikken om tidligere input for at bestemme output. Derfor viser FSM sig meget samarbejdsvillig i forståelsen af sekventielle logiske roller. Dybest set er der to metoder til at arrangere en sekventielt logisk design nemlig melagtig maskine såvel som mere maskine. Denne artikel diskuterer teorien og implementeringen af en finite state machine eller FSM, typer, eksempler på finite state machine , fordele og ulemper.
Hvad er en FSM (Finite State Machine)?
Det definition af en finite state machine er er udtrykket finite state machine (FSM) også kendt som endelig tilstand automatisering . FSM er en beregningsmodel, der kan udføres ved hjælp af hardware ellers software. Dette bruges til at oprette sekventiel logik samt et par computerprogrammer. FSM'er bruges til at løse problemerne inden for områder som matematik, spil, lingvistik og kunstig intelligens. I et system, hvor specifikke input kan forårsage specifikke ændringer i tilstand, der kan betegnes ved hjælp af FSM'er.
Finite State Machine
Det her endelig maskindiagram forklarer de forskellige betingelser for et drejestil. Hver gang du placerer en mønt i et drejeknap, løsnes den, og efter at drejeknappen er blevet trykket, skruer den op. At placere en mønt i et ubultet drejeknap, ellers vil det ikke ændre dens tilstand at trykke mod et boltet drejeknap.
Typer af Finite State Machine
Finite state maskiner er klassificeret i to typer som f.eks Mealy state maskine og Moore statsmaskine .
Mealy State Machine
Når udgangene afhænger af de aktuelle indgange såvel som tilstande, kan FSM navngives til at være en malet tilstandsmaskine. Følgende diagram er Meally-maskine-blokdiagram . Mælktilstandsblokdiagrammet består af to dele, nemlig kombinationslogik såvel som hukommelse. Hukommelsen i maskinen kan bruges til at levere nogle af de tidligere udgange som kombinationslogiske indgange.
Mealy State Machine Block Diagram
Baseret på de nuværende indgange såvel som tilstande kan denne maskine producere output. Således kan udgangene kun være egnet ved positivt ellers negativt af CLK-signalet. Mælktilstandsmaskinens tilstandsdiagram er vist nedenfor.
Tilstandsdiagram over Mealy State Machine
Tilstandsdiagrammet for malet tilstandsmaskine inkluderer hovedsageligt tre tilstande, nemlig A, B og C. Disse tre tilstande er mærket inden i cirklerne, såvel som hver cirkel kommunikerer med en tilstand. Konverteringer mellem disse tre stater er betegnet med rettet linje. I ovenstående diagram er input og output betegnet med 0/0, 1/0 og 1/1. Baseret på inputværdien er der to konverteringer fra hver stat.
Generelt er mængden af krævede tilstande i den mølle maskine under eller ækvivalent med antallet af krævede tilstande i Moore-tilstandsmaskinen. Der er en lige Moore-statsmaskine for hver Mealy-statsmaskine. Som et resultat kan vi, baseret på nødvendigheden, ansætte en af dem.
Moore State Machine
Når output afhænger af aktuelle tilstande, kan FSM navngives som Moore statsmaskine . Det Moore state machine's blokdiagram er vist nedenfor. Moore-tilstandsblokdiagrammet består af to dele, nemlig kombinationslogik såvel som hukommelse.
Moore State Machine Block Diagram
I dette tilfælde vil de nuværende indgange såvel som aktuelle tilstande afgøre de næste tilstande. Afhængigt af yderligere tilstande genererer denne maskine således output. Så outputene af dette vil være anvendelige simpelthen efter konvertering af staten.
Det Moore state maskintilstandsdiagram er vist nedenfor. I den ovennævnte tilstand inkluderer diagrammet fire tilstande som en malet tilstandsmaskine nemlig A, B, C og D. de fire tilstande såvel som individuelle udgange er placeret i cirklerne.
Tilstandsdiagram over Moore State Machine
I ovenstående figur er der fire tilstande, nemlig A, B, C & D. Disse tilstande og de respektive udgange er mærket inde i cirklerne. Her er simpelthen inputværdien markeret på hver konvertering. I ovenstående figur inkluderer to konverteringer fra hver stat afhængigt af inputværdien.
Generelt er mængden af krævede tilstande i denne maskine større end ellers ækvivalent med det krævede antal tilstande i den malte tilstandsmaskine
Generelt er antallet af krævede tilstande i denne maskine mere end ellers ækvivalent med de krævede tilstande i MSM (Mealy state machine) . For hver Moore-tilstandsmaskine er der en tilsvarende Mealy-tilstandsmaskine. Derfor afhænger vi af nødvendigheden af en af dem.
Der er en lige så høj tilstandsmaskine til hver Moore-statsmaskine. Som et resultat kan vi, baseret på nødvendigheden, ansætte en af dem.
Endelige maskinapplikationer
Det finite state maskinapplikationer inkluderer hovedsagelig følgende.
FSM'er bruges i spil, de mest anerkendes for at blive brugt i kunstig intelligens , og dog er de også hyppige i henrettelser af navigering af parsetekst, inputhåndtering af kunden såvel som netværksprotokoller.
Disse er begrænset i beregningskraft, de har den gode kvalitet at være forholdsvis enkle at genkende. Så de bruges ofte af softwareudviklere såvel som systemdesignere til at sammenfatte ydeevnen for et vanskeligt system.
Finite state-maskinerne kan anvendes i automater, videospil, trafiklys, controllere i CPU, tekst parsing, analyse af protokol, anerkendelse af tale , sprogbehandling osv.
Fordele ved Finite State Machine
Det fordelene ved Finite State Machine inkluderer følgende.
- Finite state-maskiner er fleksible
- Let at flytte fra et væsentligt abstrakt til en kodeudførelse
- Lav processor overhead
- Nem bestemmelse af en stats rækkevidde
Ulemper ved Finite State Machine
Det ulemperne ved den endelige tilstandsmaskine inkluderer følgende
- Den forventede karakter af deterministiske finite state-maskiner kan ikke være nødvendig i nogle områder som computerspil
- Implementeringen af enorme systemer ved hjælp af FSM er vanskelig at styre uden nogen idé om design.
- Ikke relevant for alle domæner
- Ordren på statskonvertering er ufleksibel.
Således handler det hele om finite state-maskiner . Af ovenstående information kan vi endelig konkludere, at synkrone sekventielle kredsløb påvirker deres tilstande for hver positiv ellers negativ konvertering af CLK-signalet afhængigt af indgangen. Så denne adfærd kan betegnes i form af grafisk, der er kendt som et tilstandsdiagram. Et andet navn på et synkront sekventielt kredsløb er FSM (finite state machine). Her er et spørgsmål til dig, hvad er det egenskaber ved FSM ?
