Государство (информатика) - State (computer science)

В информационные технологии и Информатика, система описывается как сохранный если он предназначен для запоминания предыдущих событий или взаимодействий с пользователем;[1] запомненная информация называется государственный системы.

Набор состояний, в которых может находиться система, известен как ее пространство состояний. В дискретная система, пространство состояний счетный и часто конечный. Внутреннее поведение системы или взаимодействие с ее средой состоит из отдельно происходящих индивидуальных действий или событий, таких как принятие ввода или создание вывода, которые могут или не могут заставить систему изменить свое состояние. Примеры таких систем: цифровая логика схемы и компоненты, автоматы и формальный язык, компьютерные программы, и компьютеры.

Выход цифровой схемы или детерминированная компьютерная программа в любой момент полностью определяется его текущими входами и состоянием.[2]

Состояние цифровой логической схемы

Цифровая логика схемы можно разделить на два типа: комбинационная логика, чей выход сигналы зависят только от его текущих входных сигналов, и последовательная логика, выходы которого являются функцией как текущих входов, так и прошлой истории входов.[3] В последовательной логике информация из прошлых входов сохраняется в элементах электронной памяти, таких как шлепки. Сохраненное содержимое этих элементов памяти в определенный момент времени вместе называется схемой государственный и содержит всю информацию о прошлом, к которому канал имеет доступ.[4]

Поскольку каждый элемент двоичной памяти, например, триггер, имеет только два возможных состояния, один или же нуль, и имеется конечное количество элементов памяти, цифровая схема имеет только определенное конечное количество возможных состояний. Если N - количество элементов двоичной памяти в схеме, максимальное количество состояний, которые может иметь схема, равно 2N.

Состояние программы

Точно так же компьютерная программа хранит данные в переменные, которые представляют собой места хранения в память компьютера. Содержимое этих ячеек памяти в любой момент выполнения программы называется содержимым программы. государственный.[5][6][7]

Более специализированное определение состояния используется для компьютерных программ, которые работают последовательно или последовательно на потоки данных, Такие как парсеры, брандмауэры, протоколы связи и шифрование. Последовательные программы работают с входящими символами данных или пакетами последовательно, по одному. В некоторых из этих программ информация о предыдущих полученных символах данных или пакетах сохраняется в переменных и используется для воздействия на обработку текущего символа или пакета. Это называется протокол с отслеживанием состояния а данные, перенесенные из предыдущего цикла обработки, называются государственный. В других случаях программа не имеет информации о предыдущем потоке данных и запускается заново при каждом вводе данных; это называется протокол без состояния.

Императивное программирование это парадигма программирования (способ проектирования язык программирования ), который описывает вычисления с точки зрения состояния программы и операторов, которые изменяют состояние программы. В декларативное программирование языках, программа описывает желаемые результаты и не указывает напрямую изменения состояния.

Конечные автоматы

Выход последовательной схемы или компьютерной программы в любой момент полностью определяется ее текущими входами и текущим состоянием. Поскольку каждый двоичный элемент памяти имеет только два возможных состояния, 0 или 1, общее количество различных состояний, которые может принять схема, конечно, и фиксируется количеством элементов памяти. Если есть N двоичных элементов памяти, цифровая схема может иметь не более 2N различные состояния. Понятие состояния формализовано в абстрактной математической форме. модель вычисления называется конечный автомат, используется для разработки как последовательных цифровых схем, так и компьютерных программ.

Примеры

Примером повседневного устройства, имеющего состояние, является телевизор. Чтобы изменить канал телевизора, пользователь обычно нажимает кнопку «канал вверх» или «канал вниз» на пульте дистанционного управления, которая отправляет закодированное сообщение на устройство. Чтобы рассчитать новый канал, который желает пользователь, цифровой тюнер в телевизоре должен сохранить в нем номер канала. Текущий канал это находится на. Затем он добавляет единицу или вычитает единицу из этого числа, чтобы получить номер для нового канала, и настраивает телевизор для приема этого канала. Этот новый номер затем сохраняется как Текущий канал. Точно так же телевизор также хранит число, которое контролирует уровень объем производится спикером. Нажатие кнопок «увеличить» или «уменьшить» увеличивает или уменьшает это число, устанавливая новый уровень громкости. Оба Текущий канал и текущий объем числа являются частью состояния телевизора. Они хранятся в энергонезависимая память, который сохраняет информацию, когда телевизор выключен, поэтому при повторном включении телевизор вернется к предыдущей станции и уровню громкости.

В качестве другого примера, состояние микропроцессор это содержимое всех элементов памяти в нем: аккумуляторы, регистры хранения, кеши данных, и флаги. Когда компьютеры, такие как ноутбуки, попадают в режим гибернации для экономии энергии за счет выключения процессора состояние процессора сохраняется на компьютере жесткий диск, чтобы его можно было восстановить, когда компьютер выйдет из режима гибернации, и процессор сможет выполнять операции с того места, где он остановился.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Что такое безгражданство? - Определение с сайта WhatIs.com». techtarget.com.
  2. ^ Харрис, Дэвид Мани; Сара Л. Харрис (2007). Цифровой дизайн и компьютерная архитектура. США: Морган Кауфманн. п. 103. ISBN  978-0123704979.
  3. ^ Кэслин, Хуберт (2008). Проектирование цифровых интегральных схем: от архитектур СБИС до изготовления КМОП. Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 735. ISBN  978-0521882675.
  4. ^ Сринатх, Н. К. (август 2005 г.). Микропроцессор 8085: программирование и интерфейс. Prentice-Hall of India Pvt. ООО п. 326. ISBN  978-8120327856. Получено 7 декабря 2012. стр. 46
  5. ^ Лапланте, Филип А. (2000). Словарь компьютерных наук, инженерии и технологий. США: CRC Press. п. 466. ISBN  978-0849326912.
  6. ^ Мисра, Джаядев (2001). Дисциплина мультипрограммирования: теория программирования для распределенных приложений. Springer. п. 14. ISBN  978-0387952062.
  7. ^ Прата, Стивен Прата (2004). C Primer Plus, 5-е изд.. Pearson Education. С. 113–114. ISBN  978-0132713603.