El màquines d'estat finit (FSM) són significatius per comprendre la lògica de presa de decisions i controlar els sistemes digitals. Al FSM, les sortides, així com el següent estat, són un estat actual i la funció d’entrada. Això vol dir que la selecció del següent estat depèn principalment del valor d’entrada i de la força que condueixen a un rendiment del sistema més compost. Com a la lògica seqüencial, necessitem l'historial d'entrades passades per decidir la sortida. Per tant, el FSM demostra ser molt cooperatiu en la comprensió de rols lògics seqüencials. Bàsicament, hi ha dos mètodes per organitzar un disseny lògic seqüencial és a dir, màquina farcida, així com més màquina. En aquest article es parla de la teoria i la implementació d’una màquina d’estats finits o tipus FSM, exemples de màquines d'estat finit , avantatges i inconvenients.
Què és una màquina FSM (Finite State Machine)?
El la definició d'una màquina d'estats finits és , el terme màquina d'estats finits (FSM) també es coneix com estat finit automatització . FSM és un model de càlcul que es pot executar amb l'ajut de maquinari en cas contrari de programari. S'utilitza per crear lògica seqüencial, així com alguns programes d'ordinador. Els FSM s’utilitzen per resoldre problemes en camps com les matemàtiques, els jocs, la lingüística i la intel·ligència artificial. En un sistema on les entrades específiques poden provocar canvis d’estat específics que poden significar-se amb l’ajut dels FSM.
Màquina d'estats finits
Això diagrama de màquina d’estats finits explica les diverses condicions d’un torniquet. Sempre que col·loqueu una moneda en un torniquet es desferà i, després de prémer el torniquet, es tornarà guanyant. Si col·loqueu una moneda en un torniquet sense cargols, en cas contrari, si premeu contra un torniquet cargolat, no s’alterarà el seu estat.
Tipus de màquina d'estats finits
Les màquines d'estat finit es classifiquen en dos tipus, com ara Màquina d’estat mealy i Màquina estatal de Moore .
Mealy State Machine
Quan les sortides depenen de les entrades actuals, així com dels estats, es pot anomenar el FSM com una màquina d’estats feixucs. El següent diagrama és el diagrama de blocs de la màquina d’estats mealy . El diagrama de blocs de la màquina d’estats minúsculs consta de dues parts, a saber lògica combinacional així com la memòria. La memòria de la màquina es pot utilitzar per proporcionar algunes de les sortides anteriors com a entrades lògiques combinacionals.
Diagrama de blocs de màquines estatals de Mealy
Basat en les entrades i els estats actuals, aquesta màquina pot produir sortides. Per tant, les sortides només poden ser adequades en positius negatius del senyal CLK. A continuació es mostra el diagrama d’estats de la màquina d’estats farinosos.
Diagrama d’estats de Mealy State Machine
El diagrama d'estats de la màquina d'estats farinosos inclou principalment tres estats, és a dir, A, B i C. Aquests tres estats estan etiquetats dins dels cercles i cada cercle es comunica amb un estat. Les conversions entre aquests tres estats es signifiquen mitjançant línies dirigides. Al diagrama anterior, les entrades i sortides es denoten amb 0/0, 1/0 i 1/1. En funció del valor d’entrada, hi ha dues conversions de cada estat.
Generalment, la quantitat d'estats requerits a la màquina minúscula és inferior o equivalent al nombre d'estats requerits a la màquina d'estats Moore. Hi ha una màquina d’estats de Moore igual per a cada màquina d’estats de Mealy. Com a resultat, en funció de la necessitat podem emprar-ne un.
Moore State Machine
Quan les sortides depenen dels estats actuals, el FSM es pot anomenar com Màquina estatal de Moore . El Diagrama de blocs de la màquina d’estats de Moore es mostra a continuació. El diagrama de blocs de la màquina d’estats de Moore consta de dues parts, és a dir, la lògica combinacional i la memòria.
Diagrama de blocs de màquines estatals de Moore
En aquest cas, les entrades actuals, així com els estats actuals, decidiran els estats següents. Així, depenent d’altres estats, aquesta màquina generarà les sortides. Per tant, els resultats d'aquesta aplicació seran aplicables simplement després de la conversió de l'estat.
El Diagrama d'estat de la màquina d'estat de Moore es mostra a continuació. En l'estat anterior, el diagrama inclou quatre estats com una màquina d'estats farinosos, és a dir, A, B, C i D. els quatre estats, així com les sortides individuals, es col·loquen als cercles.
Diagrama d’estats de Moore State Machine
A la figura anterior, hi ha quatre estats, a saber, A, B, C i D. Aquests estats i les respectives sortides estan etiquetats dins dels cercles. Aquí, simplement, el valor d’entrada està marcat a cada conversió. A la figura anterior s’inclouen dues conversions de cada estat en funció del valor d’entrada.
Generalment, la quantitat d’estats necessaris en aquesta màquina és superior a l’equivalent al nombre d’estats requerits a la màquina d’estats minsos
En general, el nombre d'estats requerits en aquesta màquina és més que equivalent als estats requerits a MSM (Mealy State Machine) . Per a cada màquina d'estat de Moore, hi ha una màquina d'estat Mealy corresponent. En conseqüència, en funció de la necessitat en podem utilitzar un.
Hi ha una màquina d’estats farinosos igual per a cada màquina d’estats de Moore. Com a resultat, en funció de la necessitat podem emprar-ne un.
Aplicacions de màquines d'estat finit
El aplicacions de màquines d'estat finit inclouen principalment els següents.
Els FSM s’utilitzen en jocs en els quals se’ls reconeix més intel · ligència artificial , però, també són freqüents en les execucions de navegació analitzant text, la manipulació d’entrada del client i els protocols de xarxa.
Aquests tenen una potència computacional limitada, ja que tenen la bona qualitat de ser relativament senzills de reconèixer. Per tant, els desenvolupadors de programari i els dissenyadors de sistemes els utilitzen freqüentment per resumir el rendiment d’un sistema difícil.
Les màquines d'estat finit són aplicables a màquines expenedores, videojocs, semàfors, controladors en CPU, anàlisi de text, anàlisi de protocol, reconeixement de la parla , processament d’idiomes, etc.
Avantatges de la màquina d'estats finits
El avantatges de Finite State Machine inclou el següent.
- Les màquines d'estat finit són flexibles
- Fàcil de passar d'un resum significatiu a una execució de codi
- Sobrecàrrega del processador baix
- Fàcil determinació de l'abast d'un estat
Inconvenients de la màquina d'estats finits
El desavantatges de la màquina d'estats finits inclou el següent
- El caràcter esperat de les màquines d'estats finits deterministes no pot ser necessari en algunes àrees com els jocs d'ordinador
- La implementació d’enormes sistemes que utilitzen FSM és difícil de gestionar sense ni idea de disseny.
- No aplicable a tots els dominis
- Les ordres de conversions d’estat són inflexibles.
Per tant, tot això es tracta màquines d'estat finit . A partir de la informació anterior, podem concloure que els circuits seqüencials síncrons afecten els seus estats per a cada conversió positiva que sigui negativa del senyal CLK en funció de l'entrada. Per tant, aquest comportament es pot significar en forma de gràfic que es coneix com a diagrama d’estats. Un altre nom d'un circuit seqüencial síncron és FSM (màquina d'estats finits). Aquí teniu una pregunta, quins són propietats de FSM ?
