Moore状态机和Mealy状态机的区别

在介绍Moore状态机和Mealy状态机的区别之前，我们需要先理解有限状态机的概念。有限状态机是一种抽象的计算模型，由一组状态、一组输入条件、一组转移规则和一组输出函数组成。它被广泛用于设计和描述复杂的系统和行为。
Moore状态机和Mealy状态机是两种常见的有限状态机。它们之间的主要区别在于如何处理输入和状态转换。
Moore型有限状态机（Moore FSM）是一种输出依赖于当前状态的状态机。每个状态都与一个输出值相对应。当状态转换时，输出值也会随之改变。Moore FSM的输出只取决于当前状态，而不考虑输入信号。因此，Moore FSM的输出在每个时钟周期内都是确定的。
与此不同，Mealy型有限状态机（Mealy FSM）的输出依赖于当前状态和输入信号的组合。每个转移都有一个与之关联的输出值，该值取决于输入信号的当前值。因此，Mealy FSM的输出不仅取决于当前状态，还取决于输入信号。这种特性使得Mealy FSM能够更快速地对输入信号作出响应。
除了处理输入和状态转换的方式外，Moore状态机和Mealy状态机在特性、工作过程和工作状态等方面也存在差异。
首先，Moore型有限状态机是一种时钟顺序系统，其状态仅在全局时钟信号改变时改变。当前状态存储在触发器中，并且全局时钟信号连接到触发器的“时钟”输入。这种特性使得Moore有限状态机能够解决亚稳态问题。
相比之下，Mealy型有限状态机的输出直接受输入信号的当前值影响。输入信号可能在任意时刻变化，这使得Mealy有限状态机对输入的响应发生在当前时钟周期，比Moore有限状态机对输入信号的响应要早一个周期。然而，这也可能导致输入信号的噪声影响输出信号。
在工作过程中，Moore型有限状态机的转换输出由当前状态决定，每个节点（状态）都标有输出值。而Mealy型有限状态机的转换输出由当前状态和当前输入的组合决定，每个弧（过渡）都标有输出值。
在工作状态方面，Moore型有限状态机在某状态下会列出所有的输出条件。在某状态下，当输入信号是什么则会跳至哪一个状态；在某状态下，当输入信号是什么则会维持原状态不变。而Mealy型有限状态机则根据现态（当前状态）和输入信号的组合来确定次态（下一个状态）。
此外，在波形上，以一个序列检测器为例，检测到输入信号11时输出z为1，其他时候为0。用摩尔型FSM实现需要用到三个状态（A、B、C）。而用米利型FSM实现则需要两个状态（A、B）。摩尔型FSM输出函数的输入只由状态变量决定，要想输出z=1，必须C状态形成，即寄存器中的两个1都打进去后才可以。输出z=1会在下一个有效沿到来的时候被赋值。而米利型FSM输出函数是由输入和状态变量共同决定的。在B的状态时如果输入为1，则直接以组合电路输出z=1，不需要等到下个有效沿到来。