12.1、2、3-同步状态机的结构以及Mealy和Moore状态机的区别

由于寄存器传输级（RTL）描述的是以时序逻辑抽象所得到的有限状态机为依据，因此，把一个时序逻辑抽象成一个同步有限状态机是设计可综合风格的Verilog HDL模块的关键。

在本章节中，在了解状态机结构的基础上通过各种实例，由浅入深地介绍各种可综合风格的Verilog HDL模块，并把重点放在时序逻辑的可综合有限状态机的Verilog设计要点上。

1，介绍Mealy型状态机和Moore型状态机的两种结构

Mealy型状态机和Moore型状态机的区别：
1，Mealy型状态机的输出，与当前状态和输入函数有关；
2，Moore型状态机的输出，只与当前状态有关；

这两种电路结构除了在输出电路部分有些不同外，其他地方都是相同的。在实际设计工作中，其实大部分状态机都属于Mealy状态机，因为状态机的输出中或多或少有几个属于Mealy型输出，输出不但与当前状态有关还与输入有关；还有几个输出属于Moore型状态机，即只与当前状态有关。

2，设计高速电路的方法

在设计高速电路时，常常有必要使状态机的输出与时钟几乎完全同步。

1，有一个办法是把状态变量直接用作输出，为此在指定状态编码时需要多费一些脑力，也可能会多用几个寄存器。
这种设计思路，在高速状态机电路时常常使用，这称为输出编码的状态指定。

这种状态机属于图2的Moore型状态机

2，另一个办法，是如图3所示，在输出逻辑G后面再加一组与时钟同步的寄存器输出流水线寄存器，让G所有的输出信号在下一个时钟跳变沿同时存入寄存器组，即完全同步地输出，把这种输出称为流水线化的输出。

其实，在这几种状态机之间，只要做一些改变，便可以从一种形式转变为另一种形式。比如可以将图3所示的状态机中产生流水输出的寄存器省去，把这些寄存器用在状态记忆上，就可以很容易地得到一个把状态机变量用作输出信号的Moore型状态机。

状态机的分类不重要，重要的是设计者如何把握输出的结构能满足设计的整体目标，包括定时的准确性和灵活性。