Μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων: Ορισμός

Μια μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων (FSM) είναι ένα μαθηματικό μοντέλο που αναπαριστά ένα σύστημα ή μια διαδικασία με πεπερασμένο αριθμό καταστάσεων. Είναι ένα υπολογιστικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της συμπεριφοράς ενός συστήματος σε απόκριση σε μια ακολουθία εισόδων ή γεγονότων. Οι FSM χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστήμη των υπολογιστών, στην ηλεκτρολογία και σε άλλους τομείς για το σχεδιασμό και την ανάλυση συστημάτων που παρουσιάζουν πολύπλοκη συμπεριφορά.

Τα FSM αποτελούνται από ένα σύνολο καταστάσεων, ένα σύνολο εισόδων και ένα σύνολο μεταβάσεων. Οι καταστάσεις αντιπροσωπεύουν τις διάφορες καταστάσεις ή συνθήκες στις οποίες μπορεί να βρίσκεται το σύστημα, ενώ οι είσοδοι είναι τα γεγονότα ή τα σήματα που προκαλούν την αλλαγή του συστήματος από τη μία κατάσταση στην άλλη. Οι μεταβάσεις περιγράφουν τους κανόνες που διέπουν την κίνηση του συστήματος από τη μία κατάσταση στην άλλη.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι FSM: ντετερμινιστικά και μη ντετερμινιστικά. Σε ένα ντετερμινιστικό FSM, η επόμενη κατάσταση του συστήματος καθορίζεται μονοσήμαντα από την τρέχουσα κατάσταση και την είσοδο. Αντίθετα, ένα μη ντετερμινιστικό FSM επιτρέπει πολλαπλές πιθανές επόμενες καταστάσεις για μια δεδομένη είσοδο.

Τα FSM μπορούν να αναπαρασταθούν με τη χρήση ενός διαγράμματος καταστάσεων, το οποίο είναι μια γραφική αναπαράσταση των καταστάσεων, των εισόδων και των μεταβάσεων του συστήματος. Τα διαγράμματα καταστάσεων είναι χρήσιμα για την οπτικοποίηση της συμπεριφοράς ενός συστήματος και για το σχεδιασμό και τη δοκιμή FSM.

Τα FSM έχουν πολλές εφαρμογές στην επιστήμη των υπολογιστών και τη μηχανική. Χρησιμοποιούνται σε ψηφιακά κυκλώματα, πρωτόκολλα δικτύωσης υπολογιστών, μεταγλωττιστές και πολλούς άλλους τομείς. Τα FSM είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη μοντελοποίηση συστημάτων με πολύπλοκη συμπεριφορά, όπως συστήματα ελέγχου, πρωτόκολλα επικοινωνίας και διεπαφές χρήστη.

Συνοπτικά, μια μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων είναι ένα μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της συμπεριφοράς ενός συστήματος σε απόκριση σε μια ακολουθία εισόδων ή γεγονότων. Αποτελείται από ένα σύνολο καταστάσεων, εισόδων και μεταβάσεων και μπορεί να αναπαρασταθεί με τη χρήση ενός διαγράμματος καταστάσεων. Οι μηχανές FSM χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστήμη των υπολογιστών και τη μηχανική για το σχεδιασμό και την ανάλυση πολύπλοκων συστημάτων.