Ang may takda ng estado machine (FSMs) ay makabuluhan para sa pag-unawa sa pagpapasya ng lohika pati na rin ang kontrolin ang mga digital na system. Sa FSM, ang mga output, pati na rin ang susunod na estado, ay isang kasalukuyang estado at ang pag-andar ng pag-input. Nangangahulugan ito na ang pagpili ng susunod na estado ay pangunahing nakasalalay sa halaga ng pag-input at lakas na humantong sa higit na pagganap ng system ng tambalan. Tulad ng sunud-sunod na lohika, hinihiling namin ang nakaraang kasaysayan ng mga input para sa pagpapasya ng output. Samakatuwid pinatunayan ng FSM na napaka kooperatiba sa pag-unawa sa sunud-sunod na mga tungkulin ng lohika. Karaniwan, mayroong dalawang pamamaraan para sa pag-aayos ng a sunud-sunod na disenyo ng lohika lalo na mealy machine pati na rin maraming machine. Tinalakay sa artikulong ito ang teorya at pagpapatupad ng isang may hangganang makina ng estado o FSM, mga uri, mga halimbawa ng makina ng estado na may hangganan , kalamangan, at dehado.
Ano ang isang FSM (Finite State Machine)?
Ang kahulugan ng isang may hangganang makina ng estado ay , ang term na finite state machine (FSM) ay kilala rin bilang may hangganang estado awtomatiko . Ang FSM ay isang modelo ng pagkalkula na maaaring maipatupad sa tulong ng hardware kung hindi man software. Ginagamit ito para sa paglikha ng sunud-sunod na lohika pati na rin ng ilang mga programa sa computer. Ginagamit ang mga FSM upang malutas ang mga problema sa larangan tulad ng matematika, laro, lingguwistika, at artipisyal na intelihensiya. Sa isang system kung saan ang mga tukoy na input ay maaaring maging sanhi ng mga tukoy na pagbabago sa estado na maaaring maipahiwatig sa tulong ng FSMs.
Makina ng Estado ng Estado
Ito diagram ng makina ng estado na may takda nagpapaliwanag ng iba`t ibang mga kondisyon ng isang turnstile. Sa tuwing maglalagay ng isang barya sa isang turnstile ay aalisin ito, at pagkatapos na pinindot ang turnstile, ito ay nakakakuha ng boltahe. Ang paglalagay ng isang barya sa isang hindi naka-bolteng turnstile, kung hindi man ang pagpindot laban sa isang naka-bolt na turnstile ay hindi mababago ang estado nito.
Mga uri ng Finite State Machine
Ang mga makina ng estado ng estado ay inuri sa dalawang uri tulad ng Mealy state machine at Makina ng estado ng Moore .
Mealy State Machine
Kapag ang mga output ay nakasalalay sa kasalukuyang mga input pati na rin ang mga estado, kung gayon ang FSM ay maaaring mapangalanan upang maging isang mealy state machine. Ang sumusunod na diagram ay ang diagram ng block ng machine ng mealy state . Ang diagram ng block ng machine ng mealy state ay binubuo ng dalawang bahagi na katulad kombinasyon ng lohika pati na rin ang memorya. Ang memorya sa makina ay maaaring magamit upang magbigay ng ilan sa mga nakaraang output bilang pagsasama-sama ng mga input ng lohika.
Diagram ng Mealy State Machine Block
Batay sa kasalukuyang mga pag-input pati na rin mga estado, ang makina na ito ay maaaring gumawa ng mga output. Kaya, ang mga output ay maaaring maging angkop lamang sa positibo kung hindi man negatibo ng signal ng CLK. Ang diagram ng estado ng makinang mealy ay ipinakita sa ibaba.
Diagram ng Estado ng Mealy State Machine
Pangunahing kasama sa diagram ng estado ng mealy state machine ang tatlong mga estado kabilang ang A, B, at C. Ang tatlong estado na ito ay naka-tag sa loob ng mga bilog pati na rin ang bawat bilog na nakikipag-usap sa isang estado. Ang mga pag-convert sa tatlong estado na ito ay sinasadya ng mga nakadirekta na linya. Sa diagram sa itaas, ang mga input at output ay naipahiwatig ng 0/0, 1/0, at 1/1. Batay sa halaga ng pag-input, mayroong dalawang mga conversion mula sa bawat estado.
Pangkalahatan, ang halaga ng mga kinakailangang estado sa mealy machine ay nasa ibaba o katumbas ng bilang ng mga kinakailangang estado sa makina ng estado ng Moore. Mayroong pantay na makina ng estado ng Moore para sa bawat makina ng estado ng Mealy. Bilang isang resulta, batay sa pangangailangan maaari naming magamit ang isa sa mga ito.
Makina ng Moore State
Kapag ang output ay nakasalalay sa kasalukuyang mga estado pagkatapos ang FSM ay maaaring mapangalanan bilang Makina ng estado ng Moore . Ang Ang diagram ng block machine ng Moore state ay ipinapakita sa ibaba. Ang diagram ng block ng makina ng estado ng Moore ay binubuo ng dalawang bahagi na katulad ng kombinasyong lohika pati na rin ang memorya.
Diagram ng Block ng Makina ng Estado ng Moore
Sa kasong ito, ang kasalukuyang mga input, pati na rin ang kasalukuyang estado, ay magpapasya sa mga susunod na estado. Kaya, depende sa karagdagang mga estado, ang makinang ito ay bubuo ng mga output. Kaya, ang mga output na ito ay mailalapat lamang pagkatapos ng pag-convert ng estado.
Ang Diagram ng estado ng makina ng estado ng Moore ay ipinapakita sa ibaba. Sa estado sa itaas, ang diagram ay may kasamang apat na estado tulad ng isang mealy state machine na A, B, C, at D. ang apat na estado pati na rin ang mga indibidwal na output ay inilalagay sa mga bilog.
Diagram ng Estado ng Moore State Machine
Sa figure sa itaas, mayroong apat na estado, katulad ng A, B, C & D. Ang mga estado na ito at ang kani-kanilang mga output ay may label sa loob ng mga bilog. Dito, simpleng ang halaga ng pag-input ay minarkahan sa bawat conversion. Sa figure sa itaas ay nagsasama ng dalawang mga conversion mula sa bawat estado depende sa halaga ng pag-input.
Sa pangkalahatan, ang halaga ng kinakailangang mga estado sa makina na ito ay mas malaki kaysa sa kung hindi man katumbas sa kinakailangang bilang ng mga estado sa mealy state machine
Sa pangkalahatan, ang bilang ng mga kinakailangang estado sa makina na ito ay higit pa sa kung hindi katumbas ng mga kinakailangang estado sa MSM (Mealy state machine) . Para sa bawat makina ng estado ng Moore, mayroong isang kaukulang makina ng estado ng Mealy. Dahil dito, depende sa pangangailangan maaari naming magamit ang isa sa mga ito.
Mayroong isang pantay na mealy state machine para sa bawat makina ng estado ng Moore. Bilang isang resulta, batay sa pangangailangan maaari naming magamit ang isa sa mga ito.
Mga Aplikasyon ng Machine Machine na Walang Hanggan
Ang mga aplikasyon ng makina ng estado na may hangganan pangunahin isama ang mga sumusunod.
Ang mga FSM ay ginagamit sa mga laro na kinikilala nila sa paggamit sa artipisyal na katalinuhan , at gayunpaman, madalas din sila sa pagpapatupad ng pag-navigate sa teksto ng pag-parse, paghawak ng input ng customer, pati na rin ang mga network protocol.
Ang mga ito ay pinaghihigpitan sa lakas ng computational mayroon silang mahusay na kalidad ng pagiging medyo simple upang makilala. Kaya, madalas silang ginagamit ng mga developer ng software pati na rin ang mga taga-disenyo ng system para sa pagbubuod ng pagganap ng isang mahirap na system.
Nalalapat ang mga makina ng estado ng estado sa mga vending machine, video game, traffic light, mga kumokontrol sa CPU, pag-parse ng teksto, pagtatasa ng protocol, pagkilala sa pagsasalita , pagproseso ng wika, atbp.
Mga kalamangan ng Finite State Machine
Ang kalamangan ng Finite State Machine isama ang sumusunod.
- Ang mga makina ng estado ng estado ay may kakayahang umangkop
- Madaling ilipat mula sa isang makabuluhang abstract patungo sa isang pagpapatupad ng code
- Mababang processor overhead
- Madaling pagpapasiya ng kakayahang maabot ang isang estado
Mga disadvantages ng Finite State Machine
Ang mga kawalan ng makina ng estado ng estado isama ang sumusunod
- Ang inaasahang katangian ng deterministikong may wakas na mga makina ng estado ay maaaring hindi kinakailangan sa ilang mga lugar tulad ng mga laro sa computer
- Ang pagpapatupad ng mga malalaking system gamit ang FSM ay mahirap para sa pamamahala nang walang anumang ideya ng disenyo.
- Hindi naaangkop para sa lahat ng mga domain
- Ang mga order ng mga conversion ng estado ay hindi nababago.
Kaya, ito ay tungkol sa lahat may hangganang mga makina ng estado . Sa wakas mula sa impormasyong nasa itaas, maaari nating tapusin na ang magkasabay na sunud-sunod na mga circuit ay nakakaapekto sa kanilang mga estado para sa bawat positibo kung hindi man negatibong pag-convert ng CLK signal depende sa input. Kaya, ang pag-uugali na ito ay maaaring maipahiwatig sa anyo ng grapiko na kilala bilang isang diagram ng estado. Ang isa pang pangalan ng isang magkasabay na sunud-sunod na circuit ay FSM (may takdang makina ng estado). Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang mga katangian ng FSM ?
