los máquinas de estados finitos (FSM) son importantes para comprender la lógica de la toma de decisiones y para controlar los sistemas digitales. En el FSM, las salidas, así como el siguiente estado, son un estado presente y la función de entrada. Esto significa que la selección del siguiente estado depende principalmente del valor de entrada y la fuerza conduce a un rendimiento del sistema más compuesto. Como en la lógica secuencial, necesitamos el historial de entradas anteriores para decidir la salida. Por lo tanto, FSM demuestra ser muy cooperativo en la comprensión de los roles lógicos secuenciales. Básicamente, existen dos métodos para organizar una diseño de lógica secuencial es decir, máquina harinosa y más máquina. Este artículo analiza la teoría y la implementación de una máquina de estados finitos o FSM, tipos, ejemplos de máquinas de estados finitos , ventajas y desventajas.
¿Qué es una FSM (máquina de estados finitos)?
los La definición de una máquina de estados finitos es , el término máquina de estados finitos (FSM) también se conoce como estado finito automatización . FSM es un modelo de cálculo que se puede ejecutar con la ayuda de hardware o software. Esto se utiliza para crear lógica secuencial, así como algunos programas de computadora. Los FSM se utilizan para resolver problemas en campos como las matemáticas, los juegos, la lingüística y la inteligencia artificial. En un sistema donde las entradas específicas pueden causar cambios específicos en el estado que pueden significarse con la ayuda de FSM.
Máquina de estados finitos
Esta diagrama de máquina de estados finitos explica las diversas condiciones de un torniquete. Siempre que coloque una moneda en un torniquete, se desatornillará, y después de presionar el torniquete, se activará el perno. Colocar una moneda en un torniquete sin atornillar, de lo contrario presionar contra un torniquete atornillado no alterará su estado.
Tipos de máquina de estados finitos
Las máquinas de estados finitos se clasifican en dos tipos, tales como Máquina de estado harinosa y Máquina de estado de Moore .
Máquina de estado harinosa
Cuando las salidas dependen tanto de las entradas actuales como de los estados, entonces el FSM puede denominarse como una máquina de estados harinosos. El siguiente diagrama es el diagrama de bloques de la máquina de estado harinoso . El diagrama de bloques de la máquina de estado harinoso consta de dos partes, a saber lógica combinacional así como la memoria. La memoria de la máquina se puede utilizar para proporcionar algunas de las salidas anteriores como entradas lógicas combinacionales.
Diagrama de bloques de Mealy State Machine
Basándose en las entradas de corriente y en los estados, esta máquina puede producir salidas. Por lo tanto, las salidas pueden ser adecuadas solo en positivo o negativo de la señal CLK. El diagrama de estado de la máquina del estado harinoso se muestra a continuación.
Diagrama de estado de Mealy State Machine
El diagrama de estado de la máquina de estados harinosos incluye principalmente tres estados, a saber, A, B y C. Estos tres estados están etiquetados dentro de los círculos, así como cada círculo se comunica con un estado. Las conversiones entre estos tres estados se indican mediante líneas directas. En el diagrama anterior, las entradas y salidas se indican con 0/0, 1/0 y 1/1. Según el valor de entrada, hay dos conversiones de cada estado.
Generalmente, la cantidad de estados requeridos en la máquina harinosa es menor o equivalente al número de estados requeridos en la máquina de estados de Moore. Hay una máquina de estado de Moore igual para cada máquina de estado de Mealy. Como resultado, en función de la necesidad podemos emplear uno de ellos.
Máquina de estado de Moore
Cuando las salidas dependen de los estados actuales, el FSM se puede nombrar como Máquina de estado de Moore . los Diagrama de bloques de la máquina de estados de Moore se muestra a continuación. El diagrama de bloques de la máquina de estados de Moore consta de dos partes, a saber, la lógica combinacional y la memoria.
Diagrama de bloques de Moore State Machine
En este caso, las entradas actuales, así como los estados actuales, decidirán los siguientes estados. Por lo tanto, dependiendo de otros estados, esta máquina generará las salidas. Entonces, las salidas de esto serán aplicables simplemente después de la conversión del estado.
los Diagrama de estado de la máquina de estados de Moore se muestra a continuación. En el estado anterior, el diagrama incluye cuatro estados como una máquina de estados harinosos, a saber, A, B, C y D. Los cuatro estados, así como las salidas individuales, se colocan en los círculos.
Diagrama de estado de la máquina de estado de Moore
En la figura anterior, hay cuatro estados, a saber, A, B, C y D. Estos estados y las salidas respectivas están etiquetados dentro de los círculos. Aquí, simplemente se marca el valor de entrada en cada conversión. En la figura anterior se incluyen dos conversiones de cada estado en función del valor de entrada.
Generalmente, la cantidad de estados requeridos en esta máquina es mayor que el equivalente al número requerido de estados en la máquina de estados harinosos
Generalmente, el número de estados requeridos en esta máquina es más que equivalente a los estados requeridos en MSM (Mealy state machine) . Para cada máquina de estado de Moore, hay una máquina de estado Mealy correspondiente. En consecuencia, dependiendo de la necesidad, podemos utilizar uno de ellos.
Existe una máquina de estados harinosa igual para cada máquina de estados de Moore. Como resultado, en función de la necesidad podemos emplear uno de ellos.
Aplicaciones de la máquina de estados finitos
los aplicaciones de máquinas de estados finitos incluyen principalmente los siguientes.
Los FSM se usan en juegos en los que son más reconocidos por ser utilizados en inteligencia artificial , y sin embargo, también son frecuentes en ejecuciones de navegación de análisis de texto, manejo de entrada del cliente, así como protocolos de red.
Estos tienen un poder computacional restringido y tienen la buena calidad de ser comparativamente simples de reconocer. Por lo tanto, los desarrolladores de software y los diseñadores de sistemas los utilizan con frecuencia para resumir el rendimiento de un sistema difícil.
Las máquinas de estado finito son aplicables en máquinas expendedoras, videojuegos, semáforos, controladores en CPU, análisis de texto, análisis de protocolo, reconocimiento de voz , procesamiento del lenguaje, etc.
Ventajas de la máquina de estados finitos
los ventajas de la máquina de estado finito Incluya lo siguiente.
- Las máquinas de estados finitos son flexibles
- Fácil de pasar de un resumen significativo a una ejecución de código
- Baja sobrecarga del procesador
- Determinación sencilla de la accesibilidad de un estado
Desventajas de la máquina de estados finitos
los desventajas de la máquina de estados finitos Incluya lo siguiente
- El carácter esperado de las máquinas de estados finitos deterministas puede no ser necesario en algunas áreas como los juegos de computadora.
- La implementación de grandes sistemas que utilizan FSM es difícil de gestionar sin una idea de diseño.
- No aplica para todos los dominios
- Los órdenes de conversión de los estados son inflexibles.
Por lo tanto, se trata de máquinas de estados finitos . Finalmente, a partir de la información anterior, podemos concluir que los circuitos secuenciales síncronos afectan sus estados para cada conversión positiva o negativa de la señal CLK dependiendo de la entrada. Entonces, este comportamiento se puede significar en forma de gráfico, que se conoce como diagrama de estado. Otro nombre de un circuito secuencial síncrono es FSM (máquina de estados finitos). Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuáles son los propiedades de FSM ?
