数字电路 - 有限状态机

我们知道，同步时序电路会根据输入的时钟信号的每个正（或负）转换来改变（影响）其状态。因此，同步时序电路的这种Behave可以用图形形式表示，称为状态图。

如果同步时序电路具有有限数量的状态，则它也称为有限状态机(FSM)。FSM 有两种类型。

现在，让我们一一讨论这两个状态机。

粉状状态机

如果输出取决于当前输入和当前状态，则有限状态机被称为 Mealy 状态机。Mealy状态机框图如下图所示。

如图所示，Mealy 状态机中有两个部分。这些是组合逻辑和记忆。存储器可用于提供部分或部分先前输出（当前状态）作为组合逻辑的输入。

因此，基于当前输入和当前状态，Mealy 状态机产生输出。因此，输出仅在时钟信号正（或负）跳变时有效。

Mealy状态机的状态图如下图所示。

上图中，有 A、B、C 三种状态。这些状态被标记在圆圈内，每个圆圈对应一种状态。这些状态之间的转换用有向线表示。这里，0 / 0、1 / 0 和 1 / 1 表示输入/输出。在上图中，根据输入 x 的值，每个状态有两个转换。

一般来说，Mealy状态机所需的状态数小于或等于Moore状态机所需的状态数。每个 Mealy 状态机都有一个等效的 Moore 状态机。

如果输出仅取决于当前状态，则有限状态机被称为摩尔状态机。摩尔状态机框图如下图所示。

如图所示，摩尔状态机分为两部分。这些是组合逻辑和记忆。在这种情况下，当前输入和当前状态决定下一个状态。因此，基于下一个状态，摩尔状态机产生输出。因此，只有在状态转换后输出才有效。

摩尔状态机的状态图如下图所示。

上图中，有四种状态，分别是A、B、C、D。这些状态和各自的输出被标记在圆圈内。在这里，每次转换时仅标记输入值。在上图中，根据输入 x 的值，每个状态有两个转换。

一般来说，Moore状态机所需的状态数大于或等于Mealy状态机所需的状态数。每个 Moore 状态机都有一个等效的 Mealy 状态机。因此，根据要求我们可以使用其中之一。