เครื่องของรัฐ จำกัด (FSMs) มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจตรรกะในการตัดสินใจและการควบคุมระบบดิจิทัล ใน FSM เอาต์พุตและสถานะถัดไปคือสถานะปัจจุบันและฟังก์ชันอินพุต ซึ่งหมายความว่าการเลือกสถานะถัดไปส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับค่าอินพุตและความแรงซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพของระบบผสมมากขึ้น เช่นเดียวกับลอจิกตามลำดับเราต้องการประวัติอินพุตที่ผ่านมาเพื่อตัดสินใจเอาท์พุท ดังนั้น FSM จึงพิสูจน์ความร่วมมืออย่างมากในการทำความเข้าใจบทบาทลอจิกตามลำดับ โดยทั่วไปมีสองวิธีในการจัดเรียงไฟล์ การออกแบบลอจิกตามลำดับ ได้แก่ เครื่องจักรเพลี้ยแป้งและเครื่องจักรอื่น ๆ บทความนี้กล่าวถึงทฤษฎีและการใช้งานเครื่อง จำกัด สถานะหรือ FSM ประเภท ตัวอย่างเครื่อง จำกัด สถานะ ข้อดีและข้อเสีย
FSM (Finite State Machine) คืออะไร?
คำจำกัดความของเครื่องจักรที่มีสถานะ จำกัด คือ คำศัพท์ จำกัด สถานะเครื่องจักร (FSM) เรียกอีกอย่างว่า สถานะ จำกัด ระบบอัตโนมัติ . FSM เป็นรูปแบบการคำนวณที่สามารถดำเนินการได้ด้วยความช่วยเหลือของฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ ใช้สำหรับสร้างลอจิกตามลำดับเช่นเดียวกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์บางโปรแกรม FSM ใช้เพื่อแก้ปัญหาในสาขาต่างๆเช่นคณิตศาสตร์เกมภาษาศาสตร์และปัญญาประดิษฐ์ ในระบบที่อินพุตเฉพาะสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฉพาะในสถานะที่สามารถบ่งบอกได้ด้วยความช่วยเหลือของ FSM
เครื่องไฟไนต์สเตท
นี้ แผนภาพเครื่อง จำกัด สถานะ อธิบายเงื่อนไขต่างๆของประตูหมุน เมื่อใดก็ตามที่วางเหรียญลงในประตูหมุนจะปลดล็อคและหลังจากกดประตูหมุนแล้วมันจะสลักเกลียวกำไร การวางเหรียญลงในประตูหมุนที่ไม่มีสลักมิฉะนั้นการกดเข้ากับประตูหมุนที่ปิดสนิทจะไม่ทำให้สถานะของเหรียญเปลี่ยนไป
ประเภทของ Finite State Machine
เครื่อง จำกัด สถานะแบ่งออกเป็นสองประเภทเช่น เครื่องสถานะ Mealy และ เครื่องรัฐมัวร์ .
เครื่องรัฐ Mealy
เมื่อเอาต์พุตขึ้นอยู่กับอินพุตปัจจุบันและสถานะดังนั้น FSM สามารถตั้งชื่อให้เป็นเครื่องสถานะเพลี้ยแป้งได้ แผนภาพต่อไปนี้คือไฟล์ แผนภาพบล็อกเครื่องจักรสถานะ mealy . แผนภาพบล็อกเครื่องจักร mealy ประกอบด้วยสองส่วนคือ ตรรกะเชิงผสม เช่นเดียวกับหน่วยความจำ หน่วยความจำในเครื่องสามารถใช้เพื่อจัดเตรียมเอาต์พุตก่อนหน้าบางส่วนเป็นอินพุตลอจิกแบบผสม
แผนภาพบล็อกเครื่องจักรสถานะ Mealy
ขึ้นอยู่กับปัจจัยการผลิตปัจจุบันและสถานะเครื่องนี้สามารถผลิตเอาต์พุต ดังนั้นเอาต์พุตจึงเหมาะสมเฉพาะที่สัญญาณ CLK ที่เป็นบวกหรือเป็นลบเท่านั้น แผนภาพสถานะของเครื่องจักร mealy แสดงอยู่ด้านล่าง
แผนภาพสถานะของเครื่องจักรสถานะ Mealy
แผนภาพสถานะของเครื่องจักรสถานะเพลี้ยส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามสถานะคือ A, B และ C ทั้งสามสถานะนี้ถูกแท็กภายในวงกลมเช่นเดียวกับทุกวงกลมสื่อสารด้วยสถานะเดียว การแปลงระหว่างสามสถานะนี้แสดงโดยเส้นกำกับ ในแผนภาพด้านบนอินพุตและเอาต์พุตจะแสดงด้วย 0/0, 1/0 และ 1/1 ตามค่าอินพุตมีการแปลงสองรายการจากทุกสถานะ
โดยทั่วไปจำนวนของสถานะที่ต้องการในเครื่องแป้งจะต่ำกว่าหรือเทียบเท่ากับจำนวนสถานะที่ต้องการในเครื่องของรัฐมัวร์ มีเครื่องสถานะมัวร์ที่เท่าเทียมกันสำหรับเครื่องสถานะ Mealy ทุกเครื่อง ด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถจ้างหนึ่งในนั้นได้ตามความจำเป็น
มัวร์สเตทแมชชีน
เมื่อเอาต์พุตขึ้นอยู่กับสถานะปัจจุบัน FSM สามารถตั้งชื่อเป็น เครื่องรัฐมัวร์ . แผนภาพบล็อกของ Moore State Machine ดังแสดงด้านล่าง แผนภาพบล็อกเครื่องจักรของรัฐมัวร์ประกอบด้วยสองส่วนคือตรรกะเชิงผสมและหน่วยความจำ
Moore State Machine Block Diagram
ในกรณีนี้อินพุตปัจจุบันตลอดจนสถานะปัจจุบันจะตัดสินสถานะถัดไป ดังนั้นขึ้นอยู่กับสถานะอื่น ๆ เครื่องนี้จะสร้างเอาต์พุต ดังนั้นผลลัพธ์ของสิ่งนี้จะใช้ได้หลังจากการแปลงสถานะ
ไดอะแกรมสถานะเครื่องจักรของ Moore State ดังแสดงด้านล่าง ในสถานะข้างต้นแผนภาพประกอบด้วยสี่สถานะเช่นเครื่องจักรสถานะเพลี้ยแป้งคือ A, B, C และ D ทั้งสี่สถานะรวมทั้งเอาต์พุตแต่ละรายการจะอยู่ในวงกลม
แผนผังสถานะของ Moore State Machine
ในรูปด้านบนมีสี่สถานะ ได้แก่ A, B, C & D สถานะเหล่านี้และผลลัพธ์ตามลำดับจะถูกระบุไว้ในวงกลม ที่นี่มีการทำเครื่องหมายมูลค่าอินพุตในทุก Conversion ในรูปด้านบนมีการแปลงสองรายการจากทุกสถานะขึ้นอยู่กับค่าอินพุต
โดยทั่วไปจำนวนของสถานะที่ต้องการในเครื่องนี้จะมากกว่าที่เทียบเท่ากับจำนวนสถานะที่ต้องการในเครื่องสถานะเพลี้ยแป้ง
โดยทั่วไปจำนวนสถานะที่ต้องการในเครื่องนี้จะมากกว่าสถานะที่ต้องการใน MSM (Mealy state machine) . สำหรับเครื่องจักรทุกรุ่นของ Moore จะมีเครื่องสถานะ Mealy ที่สอดคล้องกัน ดังนั้นขึ้นอยู่กับความจำเป็นที่เราสามารถใช้ประโยชน์อย่างใดอย่างหนึ่งได้
มีเครื่องจักรสถานะเพลี้ยแป้งที่เท่าเทียมกันสำหรับทุกเครื่องของรัฐมัวร์ ด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถจ้างหนึ่งในนั้นได้ตามความจำเป็น
แอพพลิเคชั่น Finite State Machine
แอปพลิเคชั่นเครื่องที่มีสถานะ จำกัด ส่วนใหญ่รวมสิ่งต่อไปนี้
FSM ถูกใช้ในเกมที่พวกเขาได้รับการยอมรับมากที่สุดสำหรับการนำไปใช้ ปัญญาประดิษฐ์ อย่างไรก็ตามพวกเขามักจะดำเนินการในการนำทางในการแยกวิเคราะห์ข้อความการจัดการอินพุตของลูกค้าตลอดจนโปรโตคอลเครือข่าย
สิ่งเหล่านี้ถูก จำกัด ด้วยพลังในการคำนวณซึ่งมีคุณภาพที่ดีในการรับรู้โดยเปรียบเทียบได้ง่าย ดังนั้นพวกเขาจึงมักใช้โดยนักพัฒนาซอฟต์แวร์รวมถึงนักออกแบบระบบเพื่อสรุปประสิทธิภาพของระบบที่ยาก
เครื่อง จำกัด สถานะใช้ได้กับเครื่องจำหน่ายวิดีโอเกมสัญญาณไฟจราจร ตัวควบคุม ใน CPU, การแยกวิเคราะห์ข้อความ, การวิเคราะห์โปรโตคอล, การรับรู้คำพูด , การประมวลผลภาษา ฯลฯ
ข้อดีของ Finite State Machine
ข้อดีของ Finite State Machine รวมสิ่งต่อไปนี้
- เครื่องไฟไนต์มีความยืดหยุ่น
- ง่ายต่อการย้ายจากบทคัดย่อที่สำคัญไปเป็นการเรียกใช้โค้ด
- ค่าใช้จ่ายของโปรเซสเซอร์ต่ำ
- กำหนดความสามารถในการเข้าถึงได้ง่ายของรัฐ
ข้อเสียของ Finite State Machine
ข้อเสียของเครื่องสถานะ จำกัด รวมสิ่งต่อไปนี้
- ไม่จำเป็นต้องใช้ลักษณะที่คาดหวังของเครื่องกำหนดสถานะ จำกัด ในบางพื้นที่เช่นเกมคอมพิวเตอร์
- การใช้งานระบบขนาดใหญ่โดยใช้ FSM นั้นยากสำหรับการจัดการโดยไม่ต้องคิดออกแบบ
- ไม่สามารถใช้ได้กับทุกโดเมน
- คำสั่งของการแปลงสถานะไม่ยืดหยุ่น
ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ เครื่องจักรของรัฐ จำกัด . จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าวงจรลำดับซิงโครนัสมีผลต่อสถานะของการแปลงสัญญาณ CLK ในเชิงบวกหรือเชิงลบแต่ละครั้งขึ้นอยู่กับอินพุต ดังนั้นพฤติกรรมนี้สามารถบ่งบอกได้ในรูปแบบของกราฟิกซึ่งเรียกว่าแผนภาพสถานะ อีกชื่อหนึ่งของวงจรลำดับซิงโครนัสคือ FSM (เครื่องสถานะ จำกัด ) นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าไฟล์ คุณสมบัติของ FSM เหรอ?
