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比較二進(jìn)制，灰度和一鍵編碼
有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是幾乎每個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中非常常見的部分。這就是為什么綜合工具通常會(huì)檢查您的代碼以檢測FSM并執(zhí)行可能會(huì)修改狀態(tài)編碼的優(yōu)化。無論您是否仔細(xì)選擇并指定了在源代碼中實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的值都沒有關(guān)系，綜合工具可以將這些值替換為甚至可能具有與原始編碼不同的位長的其他值。
狀態(tài)編碼：灰色vs.二進(jìn)制vs.一鍵
用于FSM狀態(tài)的三種最受歡迎的編碼是二進(jìn)制，格雷和單發(fā)。
二進(jìn)制編碼
二進(jìn)制編碼是在將值順序分配給狀態(tài)時(shí)可以直觀使用的簡單方法。這樣，您將使用盡可能少的位來編碼狀態(tài)。
一鍵編碼的示例。
灰色編碼
格雷碼由一個(gè)序列組成，在一個(gè)序列中，一個(gè)值與下一個(gè)值之間只有一位發(fā)生變化。除了還使用最少的位數(shù)之外，如果狀態(tài)序列得到最佳遵循，則此編碼還可將動(dòng)態(tài)功耗降至最低。
格雷碼輪。
一鍵編碼
最后，單次熱編碼包括使用一個(gè)代表每個(gè)狀態(tài)的位，以便在任何時(shí)間點(diǎn)，一個(gè)狀態(tài)將被編碼為代表當(dāng)前狀態(tài)的位為1，并被編碼為所有其他位的0。起初，由于使用的位數(shù)和無效狀態(tài)的過多，這似乎不太有效。但是，單熱編碼非常適合簡化觸發(fā)器的激勵(lì)邏輯，因?yàn)闊o需解碼狀態(tài)。這些位是 狀態(tài)。
一鍵編碼的示例。
哪種編碼最好？
這是一個(gè)棘手的問題，主要是因?yàn)槊糠N編碼都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此可以歸結(jié)為取決于許多因素的優(yōu)化問題。
如果一個(gè)非常簡單的系統(tǒng)在各種編碼方式下產(chǎn)生非常相似的結(jié)果，則原始編碼是最佳選擇。
如果FSM在一條路徑（如計(jì)數(shù)器）中循環(huán)通過其狀態(tài)，則格雷碼是一個(gè)很好的選擇。
如果FSM具有任意狀態(tài)轉(zhuǎn)換集或預(yù)期在高頻下運(yùn)行，則可能要采用單熱編碼。
現(xiàn)在，所有這些主張只是有根據(jù)的猜測，而找到最佳狀態(tài)分配是一個(gè)復(fù)雜的問題。