מכונת מדינה סופית: מכונת מדינת מדינה ומכונת מור סטייט

ה מכונות מדינה סופיות (FSM) הם משמעותיים להבנת ההיגיון בקבלת ההחלטות וכן לשליטה במערכות הדיגיטליות. ב- FSM, הפלטים, כמו גם המצב הבא, הם מצב נוכח ופונקציית הקלט. משמעות הדבר היא שבחירת המצב הבא תלויה בעיקר בערך הקלט ובחוזק המובילים לביצועי מערכת מורכבים יותר. כמו בהיגיון רציף, אנו דורשים את היסטוריית הקלטים הקודמת להחלטת הפלט. לכן FSM מוכיח מאוד שיתוף פעולה בהבנת תפקידים לוגיים עוקבים. בעיקרון, ישנן שתי שיטות לסידור א עיצוב לוגיקה רציף כלומר מכונת מלי כמו מכונה יותר. מאמר זה דן בתיאוריה ובהטמעה של מכונת מדינה סופית או FSM, סוגים, דוגמאות למכונות מדינה סופיות , יתרונות וחסרונות.

מהי FSM (Finite State Machine)?

ה ההגדרה של מכונת מדינה סופית היא , המונח מכונת מדינה סופית (FSM) ידוע גם בשם מצב סופי אוטומציה . FSM הוא מודל חישוב שניתן לבצע בעזרת חומרה אחרת תוכנה. זה משמש ליצירת לוגיקה רציפה, כמו גם כמה תוכנות מחשב. FSM משמשים לפתרון הבעיות בתחומים כמו מתמטיקה, משחקים, בלשנות ובינה מלאכותית. במערכת בה תשומות ספציפיות יכולות לגרום לשינויים ספציפיים במצב שניתן לסמן בעזרת FSM.

מכונת מדינה סופית

זֶה תרשים מכונות של מצב סופי מסביר את התנאים השונים של קרוסלה. בכל פעם שהכנסת מטבע לקרוסלה תבריח אותו, ולאחר לחיצה על הקרוסלה הוא מתגבר. הצבת מטבע לקרוסלה ללא הברגה, אחרת לחיצה על קרוסלת הבריח לא תשנה את מצבה.

סוגי מכונות מדינה סופיות

מכונות המדינה הסופיות מסווגות לשני סוגים כגון מכונת מדינת מלי ו מכונת מור סטייט .

מכונת מדינת מלי

כאשר היציאות תלויות בכניסות הנוכחיות כמו גם במצבים, ניתן לקרוא ל- FSM להיות מכונת מדינה דלילה. התרשים הבא הוא דיאגרמת בלוק מכונה של המדינה . דיאגרמת גוש המכונה של מצב החלב מורכבת משני חלקים, כלומר לוגיקה משולבת כמו גם זיכרון. בזיכרון במכונה ניתן להשתמש בכמה מהפלטים הקודמים ככניסות לוגיות משולבות.

דיאגרמת חסימות מכונות של Mealy State

בהתבסס על הקלטים הנוכחיים כמו גם על מצבים, מכונה זו יכולה לייצר תפוקות. לפיכך, היציאות יכולות להיות מתאימות רק במצב חיובי שלילית של אות ה- CLK. דיאגרמת המצב של מכונת המדינה הכבויה מוצגת להלן.

דיאגרמת מדינה של מכונת מדינת מלי

דיאגרמת המצב של מכונת מצב חלבי כוללת בעיקר שלוש מצבים כלומר A, B ו- C. שלושת המצבים הללו מתויגים בתוך המעגלים, כמו גם שכל מעגל מתקשר עם מצב אחד. המרות בין שלוש המדינות הללו מסומנות בקווים מכוונים. בתרשים שלמעלה, התשומות והפלטים מסומנות ב- 0/0, 1/0 ו- 1/1. בהתבסס על ערך הקלט, יש שתי המרות מכל מדינה.

באופן כללי, כמות המצבים הנדרשים במכונת המילי נמוכה או שווה ערך למספר המצבים הנדרשים במכונת מדינת מור. יש מכונת שוויון מור שווה לכל מכונת Mealy state. כתוצאה מכך, בהתבסס על הצורך אנו יכולים להעסיק אחד מהם.

מכונת מור סטייט

כאשר התפוקות תלויות במצבים הנוכחיים ניתן לקרוא ל- FSM כ- מכונת מור סטייט . ה דיאגרמת החסימה של מכונת מור מוצג להלן. תרשים בלוק המכונות של מור מצב מורכב משני חלקים, כלומר לוגיקה משולבת, כמו גם זיכרון.

תרשים חסימות מכונות מור סטייט

במקרה זה, התשומות הנוכחיות, כמו גם המצבים הנוכחיים, יחליטו על המדינות הבאות. לפיכך, בהתאם למצבים נוספים, מכונה זו תייצר את התפוקות. לכן, התפוקות של זה יהיו ישימות פשוט לאחר המרת המדינה.

ה תרשים מצב מכונת מור המדינה מוצג להלן. במצב הנ'ל, הדיאגרמה כוללת ארבע מצבים כמו מכונת מצב חלש, כלומר A, B, C ו- D. ארבעת המצבים וכן תפוקות בודדות ממוקמים במעגלים.

דיאגרמת מדינה של מכונת מור סטייט

באיור לעיל, ישנם ארבעה מצבים, כלומר A, B, C & D. מצבים אלה והתפוקות המתויגות מסומנים בתוך המעגלים. כאן, פשוט ערך הקלט מסומן בכל המרה. באיור לעיל כולל שתי המרות מכל מדינה בהתאם לערך הקלט.

באופן כללי, כמות המצבים הנדרשים במכונה זו גדולה מהמקבילה אחרת למספר המצבים הנדרש במכונת המצב החיוור

באופן כללי, מספר המצבים הנדרשים במכונה זו שווה יותר מהמצבים הנדרשים ב- MSM (מכונת מדינת Mealy) . לכל מכונת מור סטייט יש מכונת Mealy state תואמת. כתוצאה מכך, בהתאם לצורך אנו יכולים להשתמש באחד מהם.

יש מכונת מדינה שווה שווה לכל מכונת מדינת מור. כתוצאה מכך, בהתבסס על הצורך אנו יכולים להעסיק אחד מהם.

יישומי מכונה של מדינה סופית

ה יישומי מכונה של מדינה סופית כוללים בעיקר את הדברים הבאים.

FSMs משמשים במשחקים שהם מוכרים ביותר לשימוש בהם בינה מלאכותית , ואולם, הם נפוצים גם בביצועים של ניווט בניתוח טקסט, טיפול קלט בלקוח, כמו גם פרוטוקולי רשת.

אלה מוגבלים בכוח החישובי, והם בעלי איכות טובה להיות פשוטים יחסית לזיהוי. לכן, הם משמשים לעתים קרובות על ידי מפתחי תוכנה כמו גם מעצבי מערכות לסיכום הביצועים של מערכת קשה.

מכונות המדינה הסופיות ישימות במכונות אוטומטיות, משחקי וידאו, רמזורים, בקרים במעבד, ניתוח טקסטים, ניתוח פרוטוקולים, הכרה בדיבור , עיבוד שפה וכו '.

יתרונותיה של מכונת המדינה הסופית

ה היתרונות של מכונת המדינה הסופית כלול את הבאים.

• מכונות מדינה סופיות גמישות
• קל לעבור מתמצית משמעותית לביצוע קוד
• תקורה נמוכה של מעבד
• קביעה קלה של נגישות של מדינה

החסרונות של מכונת המדינה הסופית

ה חסרונות מכונת המדינה הסופית כלול את הבאים

• אין צורך באופי הצפוי של מכונות מדינה סופיות דטרמיניסטיות באזורים מסוימים כמו משחקי מחשב
• יישום מערכות ענק באמצעות FSM קשה לניהול ללא שום מושג על עיצוב.
• לא ישים לכל התחומים
• סדרי המרות המדינה אינם גמישים.

לפיכך, זה הכל בערך מכונות מדינה סופיות . מהמידע לעיל לבסוף, אנו יכולים להסיק כי מעגלים רציפים סינכרוניים משפיעים על מצביהם עבור כל המרה חיובית אחרת שלילית של אות ה- CLK בהתאם לקלט. לכן, ניתן לסמן התנהגות זו בצורה גרפית המכונה דיאגרמת מצב. שם נוסף של מעגל רציף סינכרוני הוא FSM (מכונת מצב סופי). הנה שאלה בשבילך, מה הם מאפייני FSM ?