Obwody cyfrowe - maszyny skończone
Wiemy, że synchroniczne układy sekwencyjne zmieniają (wpływają) na swoje stany przy każdym dodatnim (lub ujemnym) przejściu sygnału zegarowego na podstawie wejścia. Tak więc to zachowanie synchronicznych obwodów sekwencyjnych można przedstawić w formie graficznej i jest znane jakostate diagram.
Synchroniczny obwód sekwencyjny jest również nazywany jako Finite State Machine(FSM), jeśli ma skończoną liczbę stanów. Są dwa rodzaje FSM.
- Mączna maszyna stanowa
- Maszyna stanu Moore'a
Omówmy teraz kolejno te dwa automaty stanowe.
Mączna maszyna stanowa
O skończonej maszynie stanu mówi się, że jest maszyną stanu Mealy'ego, jeśli dane wyjściowe zależą zarówno od obecnych wejść, jak i obecnych stanów. Plikblock diagram maszyny stanu Mealy pokazano na poniższym rysunku.
Jak pokazano na rysunku, w maszynie stanu Mealy występują dwie części. To jest logika kombinacyjna i pamięć. Pamięć jest przydatna do dostarczania części lub części poprzednich wyników(present states) jako wejścia logiki kombinacyjnej.
Tak więc, w oparciu o obecne dane wejściowe i obecne stany, maszyna stanu Mealy wytwarza dane wyjściowe. Dlatego wyjścia będą działać tylko przy dodatnim (lub ujemnym) przejściu sygnału zegara.
Plik state diagram maszyny stanu Mealy pokazano na poniższym rysunku.
Na powyższym rysunku są trzy stany, a mianowicie A, B i C. Stany te są oznaczone wewnątrz okręgów, a każdy okrąg odpowiada jednemu stanowi. Przejścia między tymi stanami są przedstawiane za pomocą skierowanych linii. Tutaj 0/0, 1/0 i 1/1 oznaczainput / output. Na powyższym rysunku są dwa przejścia z każdego stanu na podstawie wartości wejścia x.
Ogólnie, liczba stanów wymagana w automacie stanu Mealy jest mniejsza lub równa liczbie stanów wymaganych w automacie stanu Moore'a. Dla każdej maszyny stanu Mealy istnieje odpowiednik maszyny stanu Moore'a.
Maszyna stanu Moore'a
Mówi się, że maszyna skończona jest maszyną stanu Moore'a, jeśli dane wyjściowe zależą tylko od obecnych stanów. Plikblock diagram maszyny stanu Moore'a pokazano na poniższym rysunku.
Jak pokazano na rysunku, w maszynie stanu Moore'a występują dwie części. To jest logika kombinacyjna i pamięć. W tym przypadku obecne wejścia i obecne stany określają następne stany. Tak więc, w oparciu o kolejne stany, maszyna stanu Moore'a wytwarza dane wyjściowe. Dlatego wyjścia będą działać dopiero po przejściu stanu.
Plik state diagram maszyny stanu Moore'a pokazano na poniższym rysunku.
Na powyższym rysunku są cztery stany, a mianowicie A, B, C i D. Te stany i odpowiednie wyjścia są oznaczone wewnątrz kółek. Tutaj tylko wartość wejściowa jest oznaczona na każdym przejściu. Na powyższym rysunku są dwa przejścia z każdego stanu na podstawie wartości wejścia x.
Ogólnie rzecz biorąc, liczba stanów wymaganych w automacie stanu Moore'a jest większa lub równa liczbie stanów wymaganych w automacie stanu Mealy'ego. Dla każdego automatu stanu Moore'a istnieje odpowiednik maszyny stanu Mealy. Tak więc, w oparciu o wymaganie, możemy użyć jednego z nich.