fsm有限狀態(tài)機pdf

利用 VHDL 設(shè)計的許多實用邏輯系統(tǒng)中，有許多是可以利用有限狀態(tài)機的設(shè)計方案來
描述和實現(xiàn)的。無論與基于 VHDL的其它設(shè)計方案相比，還是與可完成相似功能的 CPU 相
比，狀態(tài)機都有其難以逾越的優(yōu)越性，它主要表現(xiàn)在以下幾方面：
h? 由于狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)模式相對簡單，設(shè)計方案相對固定，特別是可以定義符號化枚舉
類型的狀態(tài)，這一切都為 VHDL 綜合器盡可能發(fā)揮其強大的優(yōu)化功能提供了有利條件。而
且，性能良好的綜合器都具備許多可控或不可控的專門用于優(yōu)化狀態(tài)機的功能。
h? 狀態(tài)機容易構(gòu)成性能良好的同步時序邏輯模塊，這對于對付大規(guī)模邏輯電路設(shè)計中
令人深感棘手的競爭冒險現(xiàn)象無疑是一個上佳的選擇，加之綜合器對狀態(tài)機的特有的優(yōu)化
功能，使的狀態(tài)機解決方案的優(yōu)越性更為突出。
h? 狀態(tài)機的 VHDL 設(shè)計程序?qū)哟畏置?，結(jié)構(gòu)清晰，易讀易懂，在排錯，修改和模塊移
植方面，初學(xué)者特別容易掌握。
h? 在高速運算和控制方面，狀態(tài)機更有其巨大的優(yōu)勢。由于在 VHDL中，一個狀態(tài)機
可以由多個進程構(gòu)成，一個結(jié)構(gòu)體中可以包含多個狀態(tài)機，而一個單獨的狀態(tài)機（或多個
并行運行的狀態(tài)機）以順序方式的所能完成的運算和控制方面的工作與一個 CPU類似。由
此不難理解，一個設(shè)計實體的功能便類似于一個含有并行運行的多 CPU的高性能微處理器
的功能。事實上這種多 CPU 的微處理器早已在通信、工控和軍事等領(lǐng)域有了十分廣泛的應(yīng)
用。
h 就運行速度而言，盡管 CPU 和狀態(tài)機都是按照時鐘節(jié)拍以順序時序方式工作的，
但 CPU 是按照指令周期，以逐條執(zhí)行指令的方式運行的；每執(zhí)行一條指令，通常只能完成
一項操作，而一個指令周期須由多個 CPU 機器周期構(gòu)成，一個機器周期又由多個時鐘周期
構(gòu)成；一個含有運算和控制的完整設(shè)計程序往往需要成百上千條指令。相比之下，狀態(tài)機
狀態(tài)變換周期只有一個時鐘周期，而且，由于在每一狀態(tài)中，狀態(tài)機可以完成許多并行的
運算和控制操作，所以，一個完整的控制程序，即使由多個并行的狀態(tài)機構(gòu)成，其狀態(tài)數(shù)
也是十分有限的。因此有理由認為，由狀態(tài)機構(gòu)成的硬件系統(tǒng)比 CPU所能完成同樣功能的
軟件系統(tǒng)的工作速度要高出兩個數(shù)量級。