Le machines à états finis (FSM) sont importants pour comprendre la logique de prise de décision ainsi que pour contrôler les systèmes numériques. Dans le FSM, les sorties, ainsi que l'état suivant, sont un état présent et la fonction d'entrée. Cela signifie que la sélection de l'état suivant dépend principalement de la valeur d'entrée et de la force conduisant à des performances du système plus composées. Comme dans la logique séquentielle, nous avons besoin de l'historique des entrées passées pour décider de la sortie. Par conséquent, FSM se montre très coopératif dans la compréhension des rôles de logique séquentielle. Fondamentalement, il existe deux méthodes pour organiser un conception logique séquentielle à savoir machine farineuse ainsi que plus de machine. Cet article traite de la théorie et de la mise en œuvre d'une machine à états finis ou FSM, types, exemples de machines à états finis , avantages et inconvénients.
Qu'est-ce qu'une FSM (Finite State Machine)?
Le la définition d'une machine à états finis est , le terme machine à états finis (FSM) est également connu sous le nom de état fini automatisation . FSM est un modèle de calcul qui peut être exécuté à l'aide de matériel ou de logiciel. Ceci est utilisé pour créer une logique séquentielle ainsi que quelques programmes informatiques. Les FSM sont utilisés pour résoudre des problèmes dans des domaines tels que les mathématiques, les jeux, la linguistique et l'intelligence artificielle. Dans un système où des entrées spécifiques peuvent provoquer des changements d'état spécifiques qui peuvent être signifiés à l'aide de FSM.
Machine à états finis
Ce diagramme de machine à états finis explique les différentes conditions d'un tourniquet. Chaque fois que placer une pièce dans un tourniquet la déverrouille, et après que le tourniquet a été pressé, il verrouille le gain. Placer une pièce dans un tourniquet non verrouillé, sinon appuyer contre un tourniquet boulonné ne changera pas son état.
Types de machine à états finis
Les machines à états finis sont classées en deux types tels que Machine d'état farineuse et Machine d'état de Moore .
Machine d'état farineuse
Lorsque les sorties dépendent des entrées de courant ainsi que des états, alors le FSM peut être nommé comme étant une machine à états farineuse. Le diagramme suivant est le schéma de principe de la machine d'état farineux . Le schéma de principe de la machine à états farineux se compose de deux parties, à savoir logique combinatoire ainsi que la mémoire. La mémoire de la machine peut être utilisée pour fournir certaines des sorties précédentes en tant qu'entrées logiques combinatoires.
Schéma fonctionnel de la machine d'état farineux
Sur la base des entrées de courant ainsi que des états, cette machine peut produire des sorties. Ainsi, les sorties ne peuvent convenir qu'au positif sinon négatif du signal CLK. Le diagramme d'état de la machine à états farineux est illustré ci-dessous.
Diagramme d'état de la machine d'état farineuse
Le diagramme d'états de la machine à états farineux comprend principalement trois états, à savoir A, B et C. Ces trois états sont étiquetés dans les cercles et chaque cercle communique avec un état. Les conversions entre ces trois états sont signifiées par des lignes dirigées. Dans le diagramme ci-dessus, les entrées et les sorties sont notées 0/0, 1/0 et 1/1. En fonction de la valeur d'entrée, il existe deux conversions pour chaque état.
En général, la quantité d'états requis dans la machine farineuse est inférieure ou équivalente au nombre d'états requis dans la machine à états de Moore. Il existe une machine à états de Moore égale pour chaque machine à états de Mealy. En conséquence, en fonction de la nécessité, nous pouvons employer l'un d'entre eux.
Machine d'état de Moore
Lorsque les sorties dépendent des états actuels, le FSM peut être nommé comme Machine d'état de Moore . Le Schéma fonctionnel de la machine à états de Moore est illustré ci-dessous. Le schéma de principe de la machine à états de Moore se compose de deux parties, à savoir la logique combinatoire et la mémoire.
Diagramme de bloc de machine d'état de Moore
Dans ce cas, les entrées actuelles, ainsi que les états actuels, décideront des états suivants. Ainsi, en fonction des autres états, cette machine générera les sorties. Ainsi, les sorties de ceci seront applicables simplement après la conversion de l'état.
Le Diagramme d'état de la machine d'état de Moore est illustré ci-dessous. Dans l'état ci-dessus, le diagramme comprend quatre états comme une machine à états farineuse à savoir A, B, C et D. les quatre états ainsi que les sorties individuelles sont placés dans les cercles.
Diagramme d'état de la machine d'état de Moore
Dans la figure ci-dessus, il y a quatre états, à savoir A, B, C et D. Ces états et les sorties respectives sont étiquetés à l'intérieur des cercles. Ici, la valeur d'entrée est simplement marquée à chaque conversion. Dans la figure ci-dessus comprend deux conversions de chaque état en fonction de la valeur d'entrée.
Généralement, le nombre d'états requis dans cette machine est supérieur au nombre d'états requis dans la machine à états farineux.
En règle générale, le nombre d'états requis dans cette machine est plus qu'autrement équivalent aux états requis dans MSM (machine d'état Mealy) . Pour chaque machine à états de Moore, il existe une machine à états Mealy correspondante. Par conséquent, selon la nécessité, nous pouvons utiliser l'un d'entre eux.
Il existe une machine à états farineuse égale pour chaque machine à états de Moore. En conséquence, en fonction de la nécessité, nous pouvons employer l'un d'entre eux.
Applications de machines à états finis
Le applications de machines à états finis comprennent principalement les éléments suivants.
Les FSM sont utilisés dans les jeux dans lesquels ils sont les plus connus pour être utilisés intelligence artificielle , et cependant, ils sont également fréquents dans les exécutions de navigation de texte d'analyse, de gestion d'entrée du client, ainsi que de protocoles réseau.
Ceux-ci sont limités en puissance de calcul et ont la bonne qualité d'être comparativement simples à reconnaître. Ainsi, ils sont fréquemment utilisés par les développeurs de logiciels ainsi que par les concepteurs de systèmes pour résumer les performances d'un système difficile.
Les machines à états finis sont applicables dans les distributeurs automatiques, les jeux vidéo, les feux de signalisation, contrôleurs en CPU, analyse de texte, analyse de protocole, reconnaissance de la parole , traitement du langage, etc.
Avantages de la machine à états finis
Le avantages de la machine à états finis inclure les éléments suivants.
- Les machines à états finis sont flexibles
- Facile à passer d'un résumé significatif à une exécution de code
- Faible surcharge du processeur
- Détermination facile de l'accessibilité d'un état
Inconvénients de la machine à états finis
Le inconvénients de la machine à états finis inclure les éléments suivants
- Le caractère attendu des machines à états finis déterministes peut ne pas être nécessaire dans certains domaines comme les jeux informatiques
- L'implémentation d'énormes systèmes utilisant FSM est difficile à gérer sans aucune idée de conception.
- Non applicable pour tous les domaines
- Les ordres de conversion d'état sont inflexibles.
Ainsi, il s'agit de machines à états finis . À partir des informations ci-dessus enfin, nous pouvons conclure que les circuits séquentiels synchrones affectent leurs états pour chaque conversion positive sinon négative du signal CLK en fonction de l'entrée. Ainsi, ce comportement peut être signifié sous forme de graphique qui est connu comme un diagramme d'état. Un autre nom d'un circuit séquentiel synchrone est FSM (machine à états finis). Voici une question pour vous, quels sont les propriétés de FSM ?
