跟李凡老师学FPGA之D04：有限状态机设计（20160426课堂笔记）

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        当前的状态呢，我们写成current_state。
        因为稍后呢，我还要绘制很多的图，我把current_state转成了next_state。
        这个ST，我们说到底它是一个电路，当然更抽象一点，它就是一个决策系统，或者是一个数据库。
        它能够解决的问题就是，它能够解决转向何处。
        刚才我们说的，我们要解决两件事，第一转向何处，第二何时转。

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        转向何处，你只要知道当前现场的情况是什么，以及当前的状态是什么，那么这个系统它就能知道下一个状态是什么，它就是历史，它就是决策系统。
        所以说，它解决的是，何时转移的问题。
        以后我们经常会说到，current_state和next_state。
        我在绘制的时候为了方便，编码的时候方便，我就直接写成NS、CS，所以说它解决了转向何处的问题。
        何时转呢？
        在电路上面实现，我们同学知道，一点也不难，我们会引入一个D触发器，用D触发器构成一个寄存器。
        寄存器的概念就是这么来的，同步电路里面得到的，把这个数据寄存、保持下来。

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        然后呢，这个D触发器引入时间，是离散的时间，我在这里打个t’，离散的时间轴。
        也就是说，在这个时候，NS转成。
        何时转呢？
        是ST知道，转向何处。
        何时转由寄存器来决定，这个寄存器是称之为状态寄存器，state register，它输出的是什么呢？
        何时转，是把当前是什么，下一拍是什么，下一拍转向何处，再转过来，当然就是当前状态。
        我不知道这句话说清楚了没有，ST解决转到何处的问题，寄存器解决何时的问题。
        也就是ST，你给出当前的状态，它就能指示出下一个状态是什么，就是刚才我说的状态变迁的序列。
        它仅仅是给出下一个状态转向何处，何时转是由它来决定的。

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        它把这个状态变成了现在的状态，所以说这个CS是形成迭代的。
        那么因为它把这个状态转成了现在的状态。
        ST又是根据当前状态来知道下一个状态。
        有输入和时钟就会有CS。
        CS是Current State。
        就是一个状态的序列，状态的变迁的序列。
        在这个状态变迁的序列里面，显然已经解决了转向何处、何时转的问题。
        从离散时间轴上的引入，得到了有限的状态。
        一定是一个有限的状态，如果是无限就麻烦了，就写不完。
       

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        状态机的理论告诉我们，根据有限的状态产生输出，有两种模型。
        第一种模型。
        如果知道了有限的状态，在不同的状态，产生不同的输出，就称之为摩尔机。
        另外一种形式，就是输出不仅与当前的状态有关，而且还和当前的输入值现场有关。
        这个就是米利机。
       

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        也就是说对于摩尔机而言，状态变了，输出才会变。
        对于米利机而言，状态变了，输入也变的情况之下，状态没有变，输入变的情况之下，输出也变。
        再说一下，对于摩尔机而言，状态没有变，输出不会变的。
        只有状态变了，输出才会变。
        而对于米利机而言，如果状态变了，输出会变，状态没有变，输出仍然可能变。
        因为如果状态没有变，而输入变了，输出也会变。
        所以这样看起来，米利机用于实时的控制会更好一点，它会紧跟着输入走。
        所以说状态没有变化的时候，输入变化了，那么摩尔机输出仍然是稳定的，没有变。       

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        但是米利机则不同，如果状态没有变的时候，如果输入变了，米利机的输出仍然会变化。
        可是以后我们会看到，现代最优秀的结构，也就是说如果我们是就业班，我们在应聘的时候，应聘单位它可能面试的时候，它可能会要你写一个比较优秀的结构。
        通常会要你写一个什么机器，那你写一个摩尔机，优秀。
        这个为什么摩尔机比米利机优秀呢？
        看起来好像米利机跟进得更快一点，马上反应实时特性，这个呢我们以后解释。
        为什是摩尔机？
        现在呢，直接告诉大家结论。
        是摩尔机要优秀得多。
        不是比它好一点，是好得多。
        而且是也更难，设计摩尔机比设计米利机要难，也不是难一点，有的时候要难很多。
       

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        米利机的输出是跟输入有关的，而摩尔机的输出是跟输入无关的。
        我把这段PPT打开。
        二者没有可替代性，泾渭分明。
        非常清楚，摩尔机绝对跟输入无关，只跟状态有关。
        看公式，摩尔的公式里面，摩尔机的函数只有一个CS，而米利机它的函数里面除了有CS，还有输入项，所以说这两者的函数关系也不一样。       

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        如果我们不考量它的速度指标，就是一般而言，我们写一个逻辑而言，你可以选择性地，既可以选择摩尔机，也可以选择写米利机，但是实现的时候，两者的性能是有差异的。
        我们说，摩尔机要更好一些嘛，不是正确与否的关系，而是性能优异与否的关系，摩尔机的性能要更好一点。
        今天我们还是讨论米利机，米利机就是我们一般看到的状态机的模型。
        好，那么现在我们已经有了一个状态变迁的序列，并且有了这么一个理论模型。       

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        这个模型就是米利机和摩尔机的模型。
        是根据状态的序列来得到的，根据这个模型，这个理论模型，我们来讨论如何来编写我们的代码，如何用verilog来实现这个理论模型？
        verilog来实现这个理论模型，这个基础也非常重要，有些同学也是做了很多年，状态机也是写得牛头不对马嘴，就是没有写成一个状态机的理论体系。
        他是不是做成了呢？
        可能也跑得起来，但是我不是讲，他走到别人的弯路上面去了，它的性能上不来，他得不到工具的支持，得不到理论体系背景下面强大的数学支持。
        那么得不到意味着什么呢？
        你的系统做不大，做不复杂，做不快，缺乏竞争力。
        有些时候，简单的就直接错了，直接停下来了。