Zustandsautomaten - Lehrstuhl Technische Informatik, Universität ...

Zeitpunkt t0 t1 t2 t3 t4
Eingabe Münze Kaffee-Knopf Zucker-Knopf - -
Zustand bereit warten Kaffee Kaffee-Zucker bereit
Ausgabe nichts nichts nichts Kaffee mit
Zucker
Abb. 2: Tabelle Getränkeautomat
nichts
Die Maschine besitzt zwei unterschiedliche Arten von Antworten: Die eine Art ist die
sichtbare Ausgabe der Maschine (ein bestimmtes Getränk z.B. und manchmal auch nichts),
die andere Art kann nicht als "sichtbar" bezeichnet werden - es ist der innere Zustand, in den
die Maschine dabei übergeht.
So geht die Maschine beispielsweise nach dem Einwurf des Geldes durch Roe in den hier als
"Warte-Zustand" bezeichneten Folgezustand über. Nachdem Roe den Knopf für Kaffee
gedrückt hat, wechselt die Maschine aus dem "Warte-Zustand" in den "Kaffee-Zustand".
Sowohl hier als auch zum vorherigen Zeitpunkt wird nichts ausgegeben. Nach dem Drücken
des Zuckerknopfes endlich erhält Roe den gewünschten Kaffee mit Zucker. Schließlich geht
die Maschine in den "Bereitschafts-Zustand" über und wartet auf den nächsten Kunden.
Wie wir bemerkt haben, erfolgt die Reaktion der Maschine auf eine Eingabe jeweils zum
nächsten Taktsignal. Die Ausgabe des Kaffees mit Zucker ist dabei ein direktes Ergebnis der
Tatsache, daß die Maschine sich im "Kaffee-Zucker-Zustand" befindet. Jedoch ist das
Erreichen dieses Zustandes zum Zeitpunkt t3 sowohl von der Eingabe zum Zeitpunkt t2
abhängig (Zucker-Knopf), als auch vom inneren Zustand zu diesem Zeitpunkt ("Kaffee-
Zustand"). Entsprechend ist der Zustand zum Zeitpunkt t2 eine Funktion der Eingabe und des
Zustandes zum Zeitpunkt t1. So ermöglicht der "Kaffee-Zustand" der Maschine, sich das
Drücken der Kaffee-Taste zu "merken" und läßt diese Eingabe länger als nur ein Taktsignal
lang wirken. Etwas allgemeiner formuliert stellen die inneren Zustände der Maschine eine
Möglichkeit dar, früher erfolgte Eingaben zu speichern, sie fungieren also als eine Art
"Gedächtnis".
Etwas allgemeiner formuliert:
Kaffee Münze
Tee
Zucker
Milch
Abb. 1: Getränkeautomat
1. Die Operationen der Maschine werden durch diskrete Taktsignale synchronisiert.
2. Das Verhalten der Maschine ist deterministisch, d.h. ihr Verhalten, das auf eine gegebene
Folge von Eingaben erfolgt, ist komplett vorhersagbar.
3. Die Maschine antwortet auf Eingaben.
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