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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(cè)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(cè)，而找到最佳狀態(tài)分配是一個(gè)復(fù)雜的問題。