数字电路 - 有限状态机

我们知道，同步时序电路根据输入在时钟信号的每次正（或负）转换时改变（影响）其状态。因此，同步时序电路的这种行为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，则也称为有限状态机 (FSM)。有两种类型的 FSM。

现在，让我们逐一讨论这两个状态机。

Mealy 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。下图显示了 Mealy 状态机的框图。

如图所示，Mealy 状态机有两个部分。即组合逻辑和内存。内存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）转换时有效。

下图显示了 Mealy 状态机的 状态图。

在上图中，有三个状态，即 A、B 和 C。这些状态在圆圈内标记，每个圆圈对应一个状态。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。

通常，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 Moore 状态机。Moore 状态机的框图如下图所示。

如图所示，Moore 状态机有两个部分。即组合逻辑和内存。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，Moore 状态机产生输出。因此，只有在状态转换后，输出才有效。

Moore 状态机的状态图如下图所示。

在上图中，有四个状态，即 A、B、C 和 D。这些状态和相应的输出都标记在圆圈内。这里，每个转换只标记输入值。在上图中，根据输入值 x，每个状态都有两个转换。

通常，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，我们可以选择其中一个。