Končni avtomat: Mealy State Machine in Moore State Machine

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





The stroji s končnim stanjem (FSM) so pomembni za razumevanje logike odločanja in nadzor digitalnih sistemov. V FSM so izhodi, kot tudi naslednje stanje, trenutno stanje in vhodna funkcija. To pomeni, da je izbira naslednjega stanja v glavnem odvisna od vhodne vrednosti in moči, kar vodi k večji zmogljivosti sestavljenega sistema. Kot pri zaporedni logiki tudi za odločanje o izhodu potrebujemo preteklo zgodovino vhodov. Zato se FSM izkaže za zelo sodelovalnega pri razumevanju vlog sekvenčne logike. V bistvu obstajata dve metodi za urejanje a zasnova zaporedne logike in sicer mokast stroj kot tudi več stroj. Ta članek obravnava teorijo in izvedbo stroja končnega stanja ali FSM, vrste, primeri končnih avtomatov , prednosti in slabosti.

Kaj je FSM (stroj s končnim stanjem)?

The definicija stroja s končnim stanjem je , izraz končni avtomat (FS) je znan tudi kot končno stanje avtomatizacija . FSM je model izračuna, ki ga je mogoče izvesti s pomočjo strojne opreme, sicer programske opreme. To se uporablja za ustvarjanje zaporedne logike in nekaj računalniških programov. FSM se uporabljajo za reševanje problemov na področjih, kot so matematika, igre, jezikoslovje in umetna inteligenca. V sistemu, kjer lahko določeni vhodi povzročijo posebne spremembe stanja, ki jih je mogoče označiti s pomočjo FSM.




Končni državni stroj

Končni državni stroj

To diagram končnega stanja pojasnjuje različne pogoje obračanja. Vsakič, ko kovanec vtaknete v turkelj, ga odvijete in po pritisku turbineta dobi vijake. Če kovanec položite v nevilatni turnir, sicer pritiskanje na vijačni turnir ne bo spremenilo njegovega stanja.



Vrste končnih avtomatov

Stroji s končnim stanjem so razvrščeni v dve vrsti, kot so Mealy državni stroj in Moore državni stroj .

Mealy State Machine

Kadar so izhodi odvisni od trenutnih vhodov in stanj, lahko FSM poimenujemo kot močan državni stroj. Naslednji diagram je blokovni diagram močnega stanja . Blokovni diagram močnega stanja je sestavljen iz dveh delov kombinacijska logika pa tudi spomin. Spomin v napravi je mogoče uporabiti za zagotavljanje nekaterih prejšnjih izhodov kot kombinirani logični vhodi.

Blok diagram Mealy State Machine

Blok diagram Mealy State Machine

Na osnovi trenutnih vhodov in stanj lahko ta naprava proizvaja izhode. Tako so izhodi lahko primerni le pri pozitivnem, sicer negativnem signalu CLK. Diagram stanja močnega stroja je prikazan spodaj.


Diagram stanja Mealy State Machine

Diagram stanja Mealy State Machine

Diagram stanja močnega državnega stroja v glavnem vključuje tri stanja, in sicer A, B in C. Ta tri stanja so označena znotraj krogov, prav tako pa vsak krog komunicira z enim stanjem. Pretvorbe med temi tremi stanji označujejo usmerjene črte. V zgornjem diagramu so vhodi in izhodi označeni z 0/0, 1/0 in 1/1. Na podlagi vhodne vrednosti obstajata dve pretvorbi iz vsakega stanja.

Na splošno je količina potrebnih stanj v mokastem aparatu manjša ali enaka številu zahtevanih stanj v Moorejevem avtomatu. Obstaja enak Mooreov državni stroj za vsak državni stroj Mealy. Posledično lahko na podlagi potrebe zaposlimo enega izmed njih.

Moore State Machine

Ko so izhodi odvisni od trenutnih stanj, lahko FSM imenujemo kot Moore državni stroj . The Blokovni diagram Moore State Machine je prikazano spodaj. Blokovni diagram Mooreovega strojnega stroja je sestavljen iz dveh delov, in sicer kombinacijske logike in pomnilnika.

Blokovni diagram Moore State Machine

Blokovni diagram Moore State Machine

V tem primeru bodo trenutni vhodi in trenutna stanja odločali o naslednjih stanjih. Tako bo ta naprava, odvisno od nadaljnjih stanj, ustvarjala izhode. Torej, rezultati tega bodo veljali takoj po pretvorbi stanja.

The Diagram stanja Mooreovega državnega stroja je prikazano spodaj. V zgornjem stanju diagram vključuje štiri stanja, kot je mokast stroj, in sicer A, B, C in D. Štirje stanji in posamezni izhodi so postavljeni v kroge.

Diagram stanja Moore State Machine

Diagram stanja Moore State Machine

Na zgornji sliki so štiri stanja, in sicer A, B, C in D. Ta stanja in ustrezni izhodi so označeni znotraj krogov. Tu je pri vsaki pretvorbi označena preprosto vhodna vrednost. Na zgornji sliki sta dve pretvorbi iz vsakega stanja, odvisno od vhodne vrednosti.

Na splošno je količina zahtevanih stanj v tem aparatu večja, kot je sicer enaka zahtevanemu številu stanj v močnem aparatu

Na splošno je število zahtevanih stanj v tej napravi več kot sicer enakovredno zahtevanim stanjem v MSM (državni stroj Mealy) . Za vsak Mooreov državni stroj obstaja ustrezen Mealyjev državni stroj. Posledično lahko enega od njih izkoristimo.

Za vsak Mooreov državni stroj obstaja enako močan državni stroj. Posledično lahko na podlagi potrebe zaposlimo enega izmed njih.

Končne državne strojne aplikacije

The aplikacije končnega stanja vključujejo predvsem naslednje.

FSM se uporabljajo v igrah, v katerih so najbolj znani umetna inteligenca , pogoste pa so tudi pri izvajanju krmarjenja po razčlenjevanju besedila, vnašanju kupca in omrežnih protokolih.

Ti so omejeni v računski moči, zato jih je dobro prepoznati razmeroma enostavno. Tako jih pogosto uporabljajo razvijalci programske opreme in oblikovalci sistemov za povzetek delovanja težkega sistema.

Avtomati končnih držav se uporabljajo v prodajnih avtomatih, video igrah, semaforjih, krmilniki v CPU, razčlenjevanje besedila, analiza protokola, prepoznavanje govora , obdelava jezika itd.

Prednosti končnega državnega stroja

The prednosti končnega državnega stroja vključujejo naslednje.

  • Končni avtomati so prilagodljivi
  • Enostaven prehod iz pomembnega abstrakta v izvajanje kode
  • Nizka poraba procesorja
  • Enostavna določitev dosegljivosti države

Slabosti končnega državnega stroja

The slabosti stroja s končnim stanjem vključujejo naslednje

  • Na nekaterih področjih, kot so računalniške igre, pričakovanega značaja strojev s končnim stanjem ni treba
  • Izvajanje ogromnih sistemov s pomočjo FSM je težko voditi brez ideje o oblikovanju.
  • Se ne uporablja za vse domene
  • Vrstni red državnih pretvorb je nefleksibilen.

Tu gre torej za to stroji s končnim stanjem . Na koncu iz zgornjih informacij lahko zaključimo, da sinhronska zaporedna vezja vplivajo na svoja stanja za vsako pozitivno, sicer negativno pretvorbo signala CLK, odvisno od vhoda. Torej, to vedenje lahko označimo v obliki grafike, ki je znana kot diagram stanja. Drugo ime sinhronega zaporednega vezja je FSM (stroj s končnim stanjem). Tukaj je vprašanje za vas, kakšni so lastnosti FSM ?