ザ・ 有限状態マシン（FSM） 意思決定ロジックを理解し、デジタルシステムを制御するために重要です。 FSMでは、出力と次の状態は現在の状態と入力関数です。これは、次の状態の選択が主に入力値に依存し、強度がより複合的なシステムパフォーマンスにつながることを意味します。シーケンシャルロジックと同様に、出力を決定するには過去の入力履歴が必要です。したがって、FSMは、シーケンシャルロジックの役割を理解する上で非常に協力的であることが証明されています。基本的に、アレンジには2つの方法があります。 シーケンシャルロジック設計 つまり、ミーリマシンだけでなく、より多くのマシン。この記事では、有限状態マシンまたはFSMの理論と実装について説明します。 有限状態マシンの例 、長所と短所。

FSM（有限状態機械）とは何ですか？

ザ・ 有限状態機械の定義は 、有限状態マシン（FSM）という用語は、 有限状態オートメーション 。 FSMは、ハードウェアまたはソフトウェアを使用して実行できる計算モデルです。これは、シーケンシャルロジックといくつかのコンピュータプログラムの作成に使用されます。 FSMは、数学、ゲーム、言語学、人工知能などの分野の問題を解決するために使用されます。特定の入力が状態の特定の変化を引き起こす可能性があるシステムでは、FSMの助けを借りてそれを示すことができます。

有限状態機械

この 有限状態マシン図 回転式改札口のさまざまな条件を説明します。コインを回転式改札口に置くとボルトが外れ、回転式改札口が押された後、それはゲインをボルトで固定します。ボルトで固定されていない回転式改札口にコインを置くと、ボルトで固定された回転式改札口を押しても状態は変わりません。

有限状態機械の種類

有限状態機械は、次の2つのタイプに分類されます。 ミーリステートマシン そして ムーアステートマシン 。

ミーリステートマシン

出力が状態だけでなく現在の入力にも依存する場合、FSMはミーリステートマシンとして名前を付けることができます。次の図は ミーリステートマシンのブロック図 。ミーリステートマシンのブロック図は、2つの部分で構成されています。組み合わせロジックだけでなく、メモリ。マシンのメモリを使用して、以前の出力の一部を組み合わせロジック入力として提供できます。

ミーリステートマシンのブロック図

現在の入力と状態に基づいて、このマシンは出力を生成できます。したがって、出力は、CLK信号の正または負にのみ適しています。ミーリステートマシンの状態図を以下に示します。

ミーリステートマシンの状態図

ミーリステートマシンの状態図には、主にA、B、Cの3つの状態が含まれています。これらの3つの状態は円内でタグ付けされ、すべての円が1つの状態と通信します。これらの3つの状態間の変換は、有向線で示されます。上の図では、入力と出力は0 / 0、1 / 0、および1/1で示されています。入力値に基づいて、すべての状態から2つの変換があります。

“電気ライトスイッチの種類 ”

一般に、ミーリマシンで必要な状態の量は、ムーアステートマシンで必要な状態の数以下または同等です。すべてのミーリステートマシンに同等のムーアステートマシンがあります。その結果、必要に応じてそのうちの1つを採用することができます。

ムーアステートマシン

出力が現在の状態に依存する場合、FSMは次のように名前を付けることができます。 ムーアステートマシン 。ザ・ ムーアステートマシンのブロック図 以下に示します。ムーアステートマシンのブロック図は、2つの部分、つまり組み合わせロジックとメモリで構成されています。

ムーアステートマシンのブロック図

この場合、現在の入力と現在の状態が次の状態を決定します。したがって、さらなる状態に応じて、このマシンは出力を生成します。したがって、この出力は、状態の変換後すぐに適用できます。

“全加算器の真理値表 ”

ザ・ ムーアステートマシンの状態図 以下に示します。上記の状態では、図にはミーリステートマシンのような4つの状態、つまりA、B、C、およびDが含まれています。4つの状態と個々の出力は円で囲まれています。

ムーアステートマシンの状態図

上の図では、A、B、C、Dの4つの状態があります。これらの状態とそれぞれの出力には、円の内側にラベルが付けられています。ここでは、単に入力価値がすべての変換でマークされています。上の図には、入力値に応じて、すべての状態からの2つの変換が含まれています。

一般に、このマシンで必要な状態の量は、ミーリステートマシンで必要な状態の数と同等です。

一般に、このマシンで必要な状態の数は、他の方法で必要な状態と同等です。 MSM（ミーリステートマシン） 。すべてのMooreステートマシンには、対応するMealyステートマシンがあります。したがって、必要に応じて、そのうちの1つを利用できます。

すべてのムーアステートマシンには、同等のミーリステートマシンがあります。その結果、必要に応じてそのうちの1つを採用することができます。

有限状態機械アプリケーション

ザ・ 有限状態機械アプリケーション 主に以下を含みます。

FSMは、で使用されていることが最も認識されているゲームで使用されます人工知能ただし、これらは、解析テキストのナビゲート、顧客の入力処理、およびネットワークプロトコルの実行でも頻繁に発生します。

これらは計算能力に制限があり、比較的簡単に認識できるという優れた品質を備えています。そのため、難しいシステムのパフォーマンスを要約するために、ソフトウェア開発者やシステム設計者によって頻繁に使用されます。

有限状態マシンは、自動販売機、ビデオゲーム、信号機、コントローラー CPU、テキスト解析、プロトコルの分析、 音声の認識 、言語処理など。

有限状態機械の利点

ザ・ 有限状態機械の利点 以下のものが含まれます。

有限状態マシンは柔軟性があります
重要な要約からコード実行への移行が簡単
低いプロセッサオーバーヘッド
状態の到達可能性の簡単な決定

有限ステートマシンのデメリット

ザ・ 有限状態マシンの欠点 以下のものが含まれます

決定性有限状態マシンの期待される特性は、コンピューターゲームなどの一部の領域では必要ありません。
FSMを使用した巨大なシステムの実装は、設計のアイデアがなければ管理が困難です。
すべてのドメインに適用できるわけではありません
状態変換の順序は柔軟性がありません。

したがって、これはすべてについてです 有限状態マシン 。上記の情報から、同期順序回路は、入力に応じてCLK信号の正または負の変換ごとに状態に影響を与えると結論付けることができます。したがって、この動作は、状態図として知られるグラフィックの形式で表すことができます。同期順序回路の別名はFSM（有限状態機械）です。ここにあなたへの質問があります、何ですか FSMのプロパティ ？