sonlu durum makineleri (FSM'ler) karar verme mantığını anlamak ve dijital sistemleri kontrol etmek için önemlidir. FSM'de, çıkışlar ve sonraki durum, bir mevcut durum ve giriş fonksiyonudur. Bu, sonraki durumun seçiminin esas olarak girdi değerine bağlı olduğu ve gücün daha fazla bileşik sistem performansına yol açtığı anlamına gelir. Sıralı mantıkta olduğu gibi, çıktıya karar vermek için geçmiş giriş geçmişine ihtiyacımız var. Bu nedenle FSM, sıralı mantık rollerini anlamada çok işbirlikçi olduğunu kanıtladı. Temel olarak, bir düzenleme yapmak için iki yöntem vardır. sıralı mantık tasarımı yani etli makine ve daha fazla makine. Bu makale, bir sonlu durum makinesinin veya FSM'nin teorisini ve uygulamasını tartışır, türleri, sonlu durum makinesi örnekleri , avantajlar ve dezavantajlar.
FSM (Sonlu Durum Makinesi) nedir?
sonlu durum makinesinin tanımı , sonlu durum makinesi (FSM) terimi aynı zamanda sonlu durum otomasyon . FSM, donanım veya yazılım yardımı ile gerçekleştirilebilen bir hesaplama modelidir. Bu, sıralı mantık ve birkaç bilgisayar programı oluşturmak için kullanılır. FSM'ler matematik, oyunlar, dilbilim ve yapay zeka gibi alanlardaki problemleri çözmek için kullanılır. Belirli girdilerin, FSM'lerin yardımıyla belirtilebilecek belirli durum değişikliklerine neden olabileceği bir sistemde.
Sonlu durum makinesi
Bu sonlu durum makinesi diyagramı Bir turnikenin çeşitli koşullarını açıklar. Bir turnikeye bir bozuk para koyduğunuzda cıvataları açılır ve turnikeye basıldıktan sonra cıvatalar kazanır. Cıvatasız bir turnikeye bozuk para koymak, aksi takdirde cıvatalı bir turnikeye bastırmak durumunu değiştirmeyecektir.
Sonlu Durum Makinesi Türleri
Sonlu durum makineleri gibi iki türe sınıflandırılır: Mealy durum makinesi ve Moore durum makinesi .
Mealy Durum Makinesi
Çıkışlar, geçerli girişlerin yanı sıra durumlara da bağlı olduğunda, FSM bir etli durum makinesi olarak adlandırılabilir. Aşağıdaki şema etli durum makine blok diyagramı . Etli durum makine blok diyagramı iki bölümden oluşur: kombinasyonel mantık hem de hafıza. Makinedeki bellek, önceki çıktıların bazılarını kombinasyonel mantık girdileri olarak sağlamak için kullanılabilir.
Mealy Durum Makinesi Blok Şeması
Mevcut girişlerin yanı sıra durumlara bağlı olarak, bu makine çıktılar üretebilir. Bu nedenle, çıktılar CLK sinyalinin yalnızca pozitif, aksi takdirde negatif olması durumunda uygun olabilir. Unlu durum makinesinin durum diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
Mealy Durum Makinesi Durum Şeması
Unlu durum makinesinin durum diyagramı temel olarak A, B ve C olmak üzere üç durumu içerir. Bu üç durum, her daire bir durumla iletişim kurduğu gibi, daireler içinde etiketlenir. Bu üç durum arasındaki dönüşümler, yönlendirilmiş çizgilerle belirtilir. Yukarıdaki diyagramda, girişler ve çıkışlar 0/0, 1/0 ve 1/1 ile gösterilmiştir. Giriş değerine bağlı olarak, her durumdan iki dönüşüm vardır.
Genel olarak, etli makinede gerekli durumların miktarı Moore durum makinesinde gerekli durumların sayısının altında veya ona eşittir. Her Mealy durum makinesi için eşit bir Moore durum makinesi vardır. Sonuç olarak, ihtiyaca göre bunlardan birini kullanabiliriz.
Moore Eyalet Makinesi
Çıkışlar mevcut durumlara bağlı olduğunda FSM şu şekilde adlandırılabilir: Moore durum makinesi . Moore durum makinesinin blok şeması aşağıda gösterilmiştir. Moore durum makine blok diyagramı, iki bölümden oluşur: kombinasyonel mantık ve bellek.
Moore Durum Makinesi Blok Şeması
Bu durumda, mevcut girişler ve mevcut durumlar sonraki durumlara karar verecektir. Böylece, diğer durumlara bağlı olarak, bu makine çıktıları üretecektir. Dolayısıyla, bunun çıktıları, devletin dönüştürülmesinden hemen sonra geçerli olacaktır.
Moore durum makinesi durum diyagramı aşağıda gösterilmiştir. Yukarıdaki durumda, diyagram bir etli durum makinesi gibi dört durumu, yani A, B, C ve D'yi içerir. Dört durumun yanı sıra ayrı çıktılar dairelere yerleştirilir.
Moore Durum Makinesinin Durum Şeması
Yukarıdaki şekilde A, B, C ve D olmak üzere dört durum vardır. Bu durumlar ve ilgili çıktılar dairelerin içinde etiketlenmiştir. Burada, her dönüşümde basitçe girdi değeri işaretlenir. Yukarıdaki şekilde, giriş değerine bağlı olarak her durumdan iki dönüşümü içerir.
Genel olarak, bu makinedeki gerekli durumların miktarı, etli durum makinesindeki gerekli durum sayısına eşdeğerden daha fazladır.
Genel olarak, bu makinedeki gerekli durumların sayısı, diğer durumlarda aşağıdakilere eşdeğerden daha fazladır: MSM (Mealy durum makinesi) . Her Moore durum makinesi için karşılık gelen bir Mealy durum makinesi vardır. Sonuç olarak, gerekliliğe bağlı olarak bunlardan birini kullanabiliriz.
Her Moore durum makinesi için eşit bir unlu durum makinesi vardır. Sonuç olarak, ihtiyaca göre bunlardan birini kullanabiliriz.
Sonlu Durum Makinesi Uygulamaları
sonlu durum makine uygulamaları esas olarak aşağıdakileri içerir.
FSM'ler, en çok kullanıldığı oyunlarda kullanılır. yapay zeka ve bununla birlikte, gezinme ayrıştırma metni, müşterinin giriş işlemesi ve ağ protokollerinin yürütülmesinde de sık görülür.
Bunlar hesaplama gücü açısından sınırlıdırlar ve nispeten daha kolay tanınmaları gibi iyi bir kaliteye sahiptirler. Bu nedenle, yazılım geliştiricileri ve sistem tasarımcıları tarafından zor bir sistemin performansını özetlemek için sıklıkla kullanılırlar.
Sonlu durum makineleri, satış makinelerinde, video oyunlarında, trafik ışıklarında, denetleyiciler CPU'da, metin ayrıştırma, protokol analizi, konuşmanın tanınması , dil işleme vb.
Sonlu Durum Makinesinin Avantajları
Sonlu Durum Makinesinin avantajları aşağıdakileri dahil edin.
- Sonlu durum makineleri esnektir
- Önemli bir soyuttan kod yürütmeye geçmek kolaydır
- Düşük işlemci ek yükü
- Bir devletin ulaşılabilirliğinin kolay belirlenmesi
Sonlu Durum Makinesinin Dezavantajları
sonlu durum makinesinin dezavantajları aşağıdakileri dahil et
- Bilgisayar oyunları gibi bazı alanlarda deterministik sonlu durum makinelerinin beklenen karakterine ihtiyaç duyulmayabilir.
- FSM kullanan büyük sistemlerin uygulanması, herhangi bir tasarım fikri olmadan yönetmek zordur.
- Tüm alanlar için geçerli değil
- Durum dönüştürme emirleri esnek değildir.
Böylece, bu tamamen sonlu durum makineleri . Son olarak yukarıdaki bilgilerden, eşzamanlı sıralı devrelerin, girişe bağlı olarak CLK sinyalinin pozitif, aksi halde negatif dönüşümü için durumlarını etkilediği sonucuna varabiliriz. Bu nedenle, bu davranış, durum diyagramı olarak bilinen grafik şeklinde ifade edilebilir. Senkron sıralı devrenin başka bir adı FSM'dir (sonlu durum makinesi). İşte size bir soru, nedir FSM'nin özellikleri ?
