2 异步和同步状态机之间的主要差别

与硬件相关的状态机通常可分为两个主要类别之一：异步状态机 (ASM) 或同步状态机 (SSM)。

ASM 这种状态机可以在没有时钟的情况下进行状态转换。这种状态机的优点是器件可以在任何给定的时间进行转换，在状态机运行时无需运行时钟，并且不会消耗功率，缺点是不能将两个连续状态与同一转换标志相关联。ASM 的一个示例是简单与门，如图 2-1 所示。在该 ASM 中，A、B 和 VCC 是器件的输入，而且有一个输出。器件会通电并保持空闲状态，直到器件看到其中一个主要输入变为高电平。此时，状态机转换为输出不变的半状态。一旦另一个输入变为高电平，状态机就会转换为与 状态。此时，逻辑门输出逻辑高电平。

SSM 这种状态机的转换带有时钟。这意味着状态机只在时钟周期的上升沿检查转换标志。这种方式的好处是允许使用同一转换标志运行连续的状态转换。该时钟允许在切换状态之间存在固有延迟，并有助于同步多个不同的 SMS。这种状态机的缺点是时钟必须始终在系统中运行，从而消耗功率行。

此类状态机的一个示例是图 2-2 中所示的交通信号灯。使用具有感应环路的新型交通信号来检测当前是否有汽车在等红绿灯。一旦检测到车辆，就会设置状态转换触发器，但如果十字路口的交通没有同时转换，交通信号灯就无法转换，因此其中的状态机会等待时钟发出允许发生变化的信号。状态机进入绿灯阶段并等待，直至检测到十字路口有车辆通过。一旦出现这种情况，状态机就会转为黄灯，然后在下一个时钟脉冲时转为红灯。此时状态机重新开始一次。