آلة الحالة المحدودة: تعريف شامل

آلة الحالة المحدودة (FSM) هي نموذج رياضي يمثل نظامًا أو عملية ذات عدد محدود من الحالات. وهي نموذج حسابي يستخدم لوصف سلوك النظام استجابةً لتسلسل من المدخلات أو الأحداث. تُستخدم الآلات المتتابعة المتتابعة على نطاق واسع في علوم الحاسوب والهندسة الكهربائية وغيرها من المجالات لتصميم وتحليل الأنظمة التي تظهر سلوكاً معقداً.

تتكون الآليات الحسابية النشطة من مجموعة من الحالات ومجموعة من المدخلات ومجموعة من الانتقالات. وتمثل الحالات الأوضاع أو الظروف المختلفة التي يمكن أن يكون عليها النظام، بينما تمثل المدخلات الأحداث أو الإشارات التي تحفز النظام على التغيير من حالة إلى أخرى. تصف الانتقالات القواعد التي تحكم حركة النظام من حالة إلى أخرى.

هناك نوعان رئيسيان من وحدات تخزين النظام: الحتمية وغير الحتمية. في الآلية الحتمية المتتابعة الحتمية، يتم تحديد الحالة التالية للنظام بشكل فريد من خلال الحالة الحالية والمدخلات. وعلى النقيض من ذلك، تسمح الآلية الحسابية المتتابعة غير الحتمية بتعدد الحالات التالية المحتملة لمدخل معين.

يمكن تمثيل ولايات ميكانيكية ميكانيكية متتابعة باستخدام مخطط حالة، وهو تمثيل بياني لحالات النظام ومدخلاته وانتقالاته. تُعد مخططات الحالة مفيدة لتصور سلوك النظام ولتصميم واختبار آليات النظم المتتابعة ميكانيكياً.

تمتلك FSMs العديد من التطبيقات في علوم الحاسوب والهندسة. فهي تستخدم في الدوائر الرقمية، وبروتوكولات شبكات الحاسوب، والمترجمات، والعديد من المجالات الأخرى. تُعدّ وحدات التحكم الآلي المتتابعة اللحظية مفيدة بشكل خاص لنمذجة الأنظمة ذات السلوك المعقد، مثل أنظمة التحكم وبروتوكولات الاتصال وواجهات المستخدم.

باختصار، آلة الحالة المحدودة هي نموذج رياضي يُستخدم لوصف سلوك نظام ما استجابةً لسلسلة من المدخلات أو الأحداث. وهي تتألف من مجموعة من الحالات والمدخلات والانتقالات، ويمكن تمثيلها باستخدام مخطط الحالة. تُستخدم نماذج FSMs على نطاق واسع في علوم الحاسوب والهندسة لتصميم وتحليل الأنظمة المعقدة.