Mạch kỹ thuật số - Máy trạng thái hữu hạn

Chúng ta biết rằng các mạch tuần tự đồng bộ thay đổi (ảnh hưởng) trạng thái của chúng đối với mọi chuyển đổi tích cực (hoặc tiêu cực) của tín hiệu đồng hồ dựa trên đầu vào. Vì vậy, hành vi này của các mạch tuần tự đồng bộ có thể được biểu diễn dưới dạng đồ thị và nó được gọi làstate diagram.

Mạch tuần tự đồng bộ còn được gọi là Finite State Machine(FSM), nếu nó có số trạng thái hữu hạn. Có hai loại FSM.

• Máy trạng thái Mealy
• Máy trạng thái Moore

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai máy trạng thái này từng cái một.

Máy trạng thái Mealy

Máy trạng thái hữu hạn được cho là máy trạng thái Mealy, nếu đầu ra phụ thuộc vào cả đầu vào hiện tại và trạng thái hiện tại. Cácblock diagram của máy trạng thái Mealy được hiển thị trong hình sau.

Như trong hình, có hai bộ phận hiện diện trong máy trạng thái Mealy. Đó là logic tổ hợp và trí nhớ. Bộ nhớ rất hữu ích để cung cấp một số hoặc một phần các kết quả đầu ra trước đó(present states) là đầu vào của logic tổ hợp.

Vì vậy, dựa trên đầu vào hiện tại và trạng thái hiện tại, máy trạng thái Mealy tạo ra đầu ra. Do đó, các đầu ra sẽ chỉ có giá trị khi chuyển tiếp tích cực (hoặc tiêu cực) của tín hiệu đồng hồ.

Các state diagram của máy trạng thái Mealy được hiển thị trong hình sau.

Trong hình trên, có ba trạng thái, đó là A, B & C. Các trạng thái này được gắn nhãn bên trong các vòng tròn & mỗi vòng tròn tương ứng với một trạng thái. Sự chuyển đổi giữa các trạng thái này được biểu diễn bằng các đường có hướng. Ở đây, 0/0, 1/0 & 1/1 biểu thịinput / output. Trong hình trên, có hai chuyển đổi từ mỗi trạng thái dựa trên giá trị của đầu vào, x.

Nói chung, số trạng thái được yêu cầu trong máy trạng thái Mealy nhỏ hơn hoặc bằng số trạng thái được yêu cầu trong máy trạng thái Moore. Có một máy trạng thái Moore tương đương cho mỗi máy trạng thái Mealy.

Máy trạng thái Moore

Máy trạng thái hữu hạn được cho là máy trạng thái Moore, nếu đầu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại. Cácblock diagram của máy trạng thái Moore được thể hiện trong hình sau.

Như trong hình, có hai bộ phận hiện diện trong máy trạng thái Moore. Đó là logic tổ hợp và trí nhớ. Trong trường hợp này, các đầu vào hiện tại và trạng thái hiện tại xác định các trạng thái tiếp theo. Vì vậy, dựa trên các trạng thái tiếp theo, máy trạng thái Moore tạo ra các đầu ra. Do đó, các đầu ra sẽ chỉ có giá trị sau khi chuyển đổi trạng thái.

Các state diagram của máy trạng thái Moore được thể hiện trong hình sau.

Trong hình trên, có bốn trạng thái, đó là A, B, C & D. Các trạng thái này và các đầu ra tương ứng được gắn nhãn bên trong các vòng tròn. Ở đây, chỉ giá trị đầu vào được gắn nhãn trên mỗi lần chuyển đổi. Trong hình trên, có hai chuyển đổi từ mỗi trạng thái dựa trên giá trị của đầu vào, x.

Nói chung, số trạng thái được yêu cầu trong máy trạng thái Moore nhiều hơn hoặc bằng số trạng thái được yêu cầu trong máy trạng thái Mealy. Có một máy trạng thái Mealy tương đương cho mỗi máy trạng thái Moore. Vì vậy, dựa trên yêu cầu, chúng ta có thể sử dụng một trong số chúng.