The strojevi s konačnim stanjima (FSM) značajni su za razumijevanje logike donošenja odluka kao i za upravljanje digitalnim sustavima. U FSM-u su izlazi, kao i sljedeće stanje, trenutno stanje i funkcija unosa. To znači da odabir sljedećeg stanja uglavnom ovisi o ulaznoj vrijednosti i snazi što dovodi do složenijih performansi sustava. Kao i u sekvencijalnoj logici, za odlučivanje o izlazu potrebna nam je prošla povijest unosa. Stoga se FSM pokazuje vrlo kooperativnim u razumijevanju uloga sekvencijalne logike. U osnovi postoje dvije metode za uređenje a dizajn sekvencijalne logike naime brašnasti stroj kao i više strojeva. Ovaj članak raspravlja o teoriji i provedbi stroja konačnog stanja ili FSM-a, vrstama, primjeri konačnih državnih strojeva , prednosti i nedostatci.
Što je FSM (konačni državni stroj)?
The definicija stroja konačnog stanja je , pojam konačni stroj (FSM) također je poznat kao konačno stanje automatizacija . FSM je model izračuna koji se može izvršiti uz pomoć hardvera, inače softvera. To se koristi za stvaranje sekvencijalne logike, kao i nekoliko računalnih programa. FSM se koriste za rješavanje problema u poljima poput matematike, igara, lingvistike i umjetne inteligencije. U sustavu u kojem specifični ulazi mogu uzrokovati određene promjene u stanju koje se mogu označiti uz pomoć FSM-a.
Konačni državni stroj
Ovaj dijagram konačnog stanja stroja objašnjava razne uvjete okretišta. Kad god se stavi novčić u okretnicu, otkopča ga, a nakon pritiska okretnice vijci dobivaju. Stavljanje novčića u nevezani okretnik, inače pritiskanjem pričvršćenog vijka neće promijeniti njegovo stanje.
Vrste konačnog stroja
Strojevi s konačnim stanjima razvrstani su u dvije vrste kao što su Mealy državni stroj i Mooreov državni stroj .
Mealy državni stroj
Kada izlazi ovise o trenutnim ulazima, kao i o stanjima, tada se FSM može imenovati mljevenim državnim strojem. Sljedeći dijagram je blok dijagram mljevenog državnog stroja . Blok dijagram mlječnog stanja sastoji se od dva dijela, naime kombinacijska logika kao i pamćenje. Memorija u stroju može se koristiti za pružanje nekih od prethodnih izlaza kao kombinirani logički ulazi.
Blok dijagram Mealy State Machinea
Na temelju trenutnih ulaza, kao i stanja, ovaj stroj može proizvoditi izlaze. Dakle, izlazi mogu biti prikladni samo kod pozitivnih, inače negativnih vrijednosti CLK signala. Dijagram stanja aparata za jelo prikazan je dolje.
Dijagram stanja državnog stroja Mealy
Dijagram stanja mlječnog državnog stroja uglavnom uključuje tri stanja, naime A, B i C. Ta su tri stanja označena unutar krugova, kao i da svaki krug komunicira s jednim stanjem. Pretvorbe između ove tri države označene su usmjerenim linijama. U gornjem dijagramu ulazi i izlazi označeni su s 0/0, 1/0 i 1/1. Na temelju ulazne vrijednosti, postoje dvije pretvorbe iz svakog stanja.
Općenito, količina potrebnih stanja u mlječnom aparatu manja je ili ekvivalentna broju potrebnih stanja u Mooreovom aparatu. Postoji jednak Mooreov državni stroj za svaki Mealy državni stroj. Kao rezultat toga, na temelju potrebe možemo zaposliti jednog od njih.
Moore State Machine
Kada izlazi ovise o trenutnim stanjima, tada se FSM može imenovati kao Mooreov državni stroj . The Blokovni dijagram Moore državnog stroja prikazano je dolje. Blokovni dijagram Mooreova državnog stroja sastoji se od dva dijela, naime kombinacijske logike, kao i memorije.
Blokovni dijagram Moore State Machinea
U ovom slučaju, trenutni ulazi, kao i trenutna stanja, odlučit će o sljedećim stanjima. Dakle, ovisno o daljnjim stanjima, ovaj će stroj generirati izlaze. Dakle, rezultati ovog postupka bit će primjenjivi jednostavno nakon pretvorbe stanja.
The Dijagram stanja Moore-ovog državnog stroja prikazano je dolje. U gore navedenom stanju, dijagram uključuje četiri stanja poput mlječnog aparata, naime A, B, C i D. četiri stanja, kao i pojedinačni izlazi smješteni su u krugove.
Dijagram stanja Moore State Machine
Na gornjoj slici postoje četiri stanja, naime A, B, C & D. Ta su stanja i pripadajući izlazi označeni unutar krugova. Ovdje se na svakoj konverziji označava samo vrijednost koja se unosi. Na gornjoj slici su dvije pretvorbe iz svakog stanja, ovisno o ulaznoj vrijednosti.
Općenito, količina potrebnih stanja u ovom aparatu veća je nego inače ekvivalentna potrebnom broju stanja u mljevenom državnom stroju
Općenito, broj potrebnih stanja u ovom stroju više je nego inače jednak traženim stanjima u MSM (Mealy državni stroj) . Za svaki Mooreov državni stroj postoji odgovarajući Mealy državni stroj. Slijedom toga, ovisno o potrebi, možemo iskoristiti jedan od njih.
Postoji jednaki mljeveni državni stroj za svaki Mooreov državni stroj. Kao rezultat toga, na temelju potrebe možemo zaposliti jednog od njih.
Primjene konačnih državnih strojeva
The primjene konačnih državnih strojeva uglavnom uključuju sljedeće.
FSM-ovi se koriste u igrama u kojima su najpoznatiji umjetna inteligencija , međutim, oni su također česti u izvršavanju navigacije raščlanjivanjem teksta, rukovanju unosom kupca, kao i mrežnim protokolima.
Oni su ograničeni u računskoj snazi i imaju dobru kvalitetu što ih je relativno jednostavno prepoznati. Dakle, često ih koriste programeri softvera kao i dizajneri sustava za sažimanje performansi teškog sustava.
Strojevi s konačnim stanjima primjenjivi su u automatima, video igrama, semaforima, kontroleri u CPU, raščlanjivanje teksta, analiza protokola, prepoznavanje govora , obrada jezika itd.
Prednosti konačnog stroja
The prednosti stroja konačnih država uključuju sljedeće.
- Strojevi s konačnim stanjima su fleksibilni
- Lako je prijeći sa značajnog sažetka na izvršenje koda
- Niski troškovi procesora
- Jednostavno određivanje dostupnosti države
Mane konačnog državnog stroja
The nedostaci stroja s konačnim stanjima uključuju sljedeće
- Očekivani karakter determinističkih strojeva s konačnim stanjima možda neće biti potreban u nekim područjima poput računalnih igara
- Implementacijom ogromnih sustava koji koriste FSM teško je upravljati bez ikakve ideje o dizajnu.
- Nije primjenjivo na sve domene
- Nalozi o pretvorbi države su nefleksibilni.
Dakle, ovdje se radi o svemu konačni automati . Iz gornjih podataka konačno možemo zaključiti da sinkroni sekvencijalni krugovi utječu na svoja stanja za svaku pozitivnu, inače negativnu pretvorbu CLK signala, ovisno o ulazu. Dakle, ovo ponašanje može se označiti u obliku grafike koja je poznata kao dijagram stanja. Drugi naziv sinkronog sekvencijalnog kruga je FSM (konačni stroj). Evo pitanja za vas, koji su svojstva FSM-a ?
