有限状态机介绍剖析

1.什么是有限状态机，Moore机和Mealy机的各自特点和他们之间的区别是什么？答：有限状态机是指输出取决于过去输入部分和当前输入部分的时序逻辑电路。

Mealy机属于同步输出状态机，他的输出是当前状态和所有输入信号的的函数，其输出会在输出仅为当前状态的函数，与当前输入信号无关。

当然，当前状态是和上一时刻时输入信号相关的，当前输入的变化必须等待下一时钟到来使状态发生变化时才能导致输出的变化。

因此，Moore机比Mealy机多等待一个时钟周期才会引起输出的变化，由于Mealy机的输出不与时钟同步，当状态译码比较复杂时，易在输出端产生不可避免的毛刺。

********************************************************************* 2.一个复杂的电路可以划分为几个不同的抽象级别：系统级，算法级，寄存器传输级，逻辑门级，晶体管开关级。

********************************************************************* 3.reg和wire的区别Reg型变量需要被明确赋值，并且在重新赋值前，一直保持原值，wire对应于连续赋值，如assign,reg对应于过程赋值，如always，initial。

********************************************************************* 4.阻塞和非阻塞的区别非阻塞赋值在整个过程块结束后才能完成赋值操作，阻塞赋值在该语句结束时就立即完成赋值操作，阻塞语句是顺序执行的，而非阻塞语句是同时执行的。

********************************************************************* 5.举例说明触发器在什么情况下会在综合过程中生成锁存器在写组合逻辑电路的always块中，， always块中要使用的输入信号在always 后面的敏感信号表中有遗漏，组合逻辑电路设计时不能有反馈。

TCP协议有限状态机分析一、概述网络通信中，一个健全的应用程序必须能够处理网络中可能出现的各种状态，必须对TCP的有限状态机有所了解。

TCP从建立到终止整个过程中，存在11种状态，TCP的有限状态机给出了TCP连接从一个状态转到另一个状态的规则。

二、TCP连接1、建立一个TCP连接TCP使用三次握手（three-way handshake）协议来建立连接，图3-10描述了三次握手的报文序列。

这三次握手为：①请求端（通常称为客户）发送一个SYN报文段（SYN为1）指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始顺序号（ISN）。

②服务器发回包含服务器的初始顺序号的SYN报文段（SYN为1）作为应答。

同时，将确认号设置为客户的ISN加1以对客户的SYN报文段进行确（ACK也为1）。

③客户必须将确认号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认（ACK 为1），该报文通知目的主机双方已完成连接建立。

发送第一个SYN的一端将执行主动打开（active open），接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开（passive open）。

另外，TCP的握手协议被精心设计为可以处理同时打开（simultaneous open），对于同时打开它仅建立一条连接而不是两条连接。

因此，连接可以由任一方或双方发起，一旦连接建立，数据就可以双向对等地流动，而没有所谓的主从关系。

三次握手协议是连接两端正确同步的充要条件。

因为TCP 建立在不可靠的分组传输服务之上，报文可能丢失、延迟、重复和乱序，因此协议必须使用超时和重传机制。

如果重传的连接请求和原先的连接请求在连接正在建立时到达，或者当一个连接已经建立、使用和结束之后，某个延迟的连接请求才到达，就会出现问题。

采用三次握手协议（加上这样的规则：在连接建立之后TCP 就不再理睬又一次的连接请求）就可以解决这些问题。

三次握手协议可以完成两个重要功能：它确保连接双方做好传输准备，并使双方统一了初始顺序号。

有限状态机FSM（FiniteStateMachine）及实现⽅式介绍⼀、为什么引⼊有限状态机？　最近做⼀个项⽬，项⽬中很多实体(Entity)，每个实体都有很多状态(State)，各状态会经过不同事件(Event)触发后转换到另⼀个状态。

这些事件包括但不限于：⽤户页⾯点击触发，⽣效时间或失效时间到达，其他依赖实体状态变更等。

在状态变更后还会有⼀系列动作(Action)处理。

⼀旦相互依赖实体或实体本⾝状态增多，状态转换变多，处理这些状态的业务代码也会分散在各处，代码处理很容易漏掉，维护成本很⾼。

所以考虑引⼊有限状态机。

⼆、什么是有限状态机？ 有限状态机,也称为FSM(Finite State Machine)，其在任意时刻都处于有限状态集合中的某⼀状态。

当其获得⼀个输⼊字符时，将从当前状态转换到另⼀个状态，或者仍然保持在当前状态。

任何⼀个FSM都可以⽤状态转换图来描述，图中的节点表⽰FSM中的⼀个状态，有向（⽅向表⽰从⼀个初态转换到次态）加权（权表⽰事件）边表⽰输⼊字符时状态的变化。

如果图中不存在与当前状态与输⼊字符对应的有向边，则FSM将进⼊“消亡状态(Doom State)”，此后FSM将⼀直保持“消亡状态”。

状态转换图中还有两个特殊状态：状态1称为“起始状态”，表⽰FSM的初始状态。

状态6称为“结束状态”。

在启动⼀个FSM时，⾸先必须将FSM置于“起始状态”，然后触发⼀系列时间，最终，FSM会到达“结束状态”或者“消亡状态”。

图1：状态转换图说明：在通常的FSM模型中，⼀般还存在⼀个“接受状态”，并且FSM可以从“接受状态”转换到另⼀个状态，只有在识别最后⼀个字符后，才会根据最终状态来决定是否接受所输⼊的字符串。

此外，也可以将“其实状态”也作为接受状态，因此空的输⼊序列也是可以接受的。

1. 状态机要素状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。

“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。

有限状态机原理
有限状态机（Finite State Machine, FSM）是一种计算模型，用于描述系统或算法的行为。

它由一组有限个状态、一组可能的输入信号和一组定义状态转换规则的状态转换函数组成。

在任意时刻，FSM都处于一个特定的状态，等待输入信号触发状态转换。

有限状态机具有以下基本特点：
1. 状态：有限状态机有一组预定义的状态，每个状态表示系统或算法的一种行为或状态。

2. 输入信号：系统或算法接收一组可能的输入信号，每个输入信号可能触发状态的转换或执行某种操作。

3. 状态转换：有限状态机通过状态转换函数定义可能的状态转换规则，以及在特定输入信号下从一个状态转换到另一个状态的动作或操作。

4. 动作：状态转换可以伴随着执行特定的动作或操作，用于改变系统的状态或执行一些其他的操作。

有限状态机应用广泛，可以用于描述各种系统的行为，如计算机中的指令执行、网络通信协议、自动控制系统等。

它可以帮助开发者理清系统的行为逻辑，简化复杂系统的设计和实现。

有限状态机还可以通过组合、嵌套等方式进行组合和扩展，以应对更加复杂的问题。

有限状态机的理解c++有限状态机（Finite State Machine，FSM）是一种数学模型，用于描述一个系统在不同状态下的行为。

它是由一组状态、一组输入信号和一组输出信号组成，通过根据当前状态和输入信号来确定下一状态，并根据当前状态和输出信号来产生相应的输出。

有限状态机主要包含以下几个概念：1. 状态（State）：系统在不同时间点可能处于的各种状态，比如初始状态、中间状态、结束状态等。

状态可以用一个变量来表示，在C++中可以使用枚举类型来定义每个状态。

示例代码：```cppenum class State {INIT,PROCESSING,FINISHED};```2. 输入信号（Input）：触发状态机状态转换的外部事件或条件。

当输入信号发生时，状态机会根据当前状态和输入信号进行状态转换。

示例代码：```cppenum class Input {START,PAUSE,RESUME,STOP};```3. 输出信号（Output）：在特定状态下，状态机可以执行一些操作或者产生某些输出结果。

输出信号可以用来通知外部系统状态机的行为。

示例代码：```cppenum class Output {NEXT_STEP,PROCESSING_COMPLETE,ERROR};```4. 状态转换表（Transition Table）：用来描述不同状态下，根据输入信号产生的状态转换。

状态转换表可以使用二维数组或者哈希表的方式来表示。

示例代码：```cppstd::unordered_map<State, std::unordered_map<Input, State>> transitionTable = {{State::INIT, {{Input::START, State::PROCESSING}}},{State::PROCESSING, {{Input::PAUSE,State::PROCESSING}, {Input::STOP, State::FINISHED}}},{State::FINISHED, {}}};```有了上述概念的基础，我们可以编写一个简单的有限状态机的实现。

有限状态机在单片机编程中的应用单片机是由一片集成电路组成的微型电脑，是计算机系统的微型及小型的一种，是一种嵌入式系统的核心芯片。

随着单片机系统应用的不断深入，单片机的性能也不断提升，正在迅速替代普通的电脑。

而单片机的编程就是将人的思考过程转化成机器能够理解的指令，使得单片机能够完成特定的任务。

而有限状态机是单片机编程中一种重要的技术，在很多应用中得到了广泛应用。

有限状态机（finite-state machine,FSM）是一种表示和控制有限个状态的计算机，用来描述和控制单片机的行为。

它是一种抽象的数学模型，用来描述一系列的给定输入和输出的现象。

有限状态机是基于有限个状态的，它是一种状态转换机器，可以对不同的输入信号做不同的状态转换。

有限状态机在单片机编程中有着广泛的应用，首先，有限状态机可以作为一个状态描述，表明单片机当前状态，方便定位错误。

其次，将复杂任务分解成一系列的状态，按照这个状态控制应用，使得完成复杂任务更加容易。

第三，有限状态机也可以有效地控制单片机的行为，即实现逻辑控制。

有限状态机可以将复杂的编程任务简化成一系列更加容易理解的步骤。

首先，需要确定控制单片机的状态，可以使用有限的几个状态来代表单片机的状态，也就是定义有限状态机中的状态，每种状态都可以描述一种指令行为，一个状态一个操作，使得复杂任务变得更加易懂，容易理解。

其次，确定有限状态机中的输入输出信号，输入输出信号可以表示单片机的不同状态，通过输入信号，单片机能够完成不同的指令，输出信号则可以表示单片机完成指令后的结果。

状态迁移图可以清楚地描述有限状态机的指令行为，每一条箭头表示一组输入输出信号对应的状态迁移，这样有利于完成复杂任务及将各种指令行为实现可视化。

最后，需要编写状态转移表，用来记录每种输入输出信号对应的状态迁移，并能够清楚地描述单片机内部的状态转换，使有限状态机的概念更加细致，可以让单片机做出更精准的操作。

有限状态机在单片机编程中带来的好处很明显，首先，它可以减少不必要的操作，提高效率，而且有限状态机的结构清晰，可以节省运行时间，编程任务更容易理解，避免了出现不必要的错误。