Войти
В информационных технологиях и информатика, система описывается как с сохранением состояния, если она предназначена для запоминания предшествующих событий или взаимодействий с пользователем; запомненная информация называется состоянием системы.
Набор состояний, в которых может находиться система, известен как ее пространство состояний. В дискретной системе пространство состояний счетное и часто конечное. Внутреннее поведение системы или взаимодействие со своей 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. Примерами таких систем являются схемы и компоненты цифровой логики, автоматы и формальный язык, компьютерные программы и компьютеры <105.>Выход цифровой схемы или детерминированной компьютерной программы в любой момент полностью определяется ее текущими входами и ее состоянием.
Цепи цифровой логики можно разделить на два типа: комбинационная логика, чьи выходные сигналы зависят только от его текущих входных сигналов, и последовательная логика, выходы которой являются функцией как текущих входов, так и прошлой истории входов. В последовательной логике информация из прошлых входов сохраняется в элементах электронной памяти, таких как триггеры. Сохраненное содержимое этих элементов памяти в данный момент времени вместе называется состоянием схемы и содержит всю информацию о прошлом, к которому схема имеет доступ.
Поскольку каждый двоичный элемент памяти, такой как триггер, имеет только два возможных состояния, один или ноль, и существует 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 2.
Аналогично компьютерная программа хранит данные в переменные, которые представляют места хранения в памяти компьютера . Содержимое этих ячеек памяти в любой момент выполнения программы называется состоянием программы.
Более специализированное определение состояния используется для компьютерных программ, которые работают последовательно или последовательно с потоками данные, такие как парсеры, межсетевые экраны, протоколы связи и шифрование. Последовательные программы обрабатывают входящие символы данных или пакеты 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 протоколом с отслеживанием состояния, а данные, перенесенные из предыдущего цикла обработки, называются состоянием. В других случаях программа не имеет информации о предыдущем потоке данных и запускается заново при каждом вводе данных; это называется протоколом без сохранения состояния.
Императивное программирование - это парадигма программирования (способ разработки языка программирования ), которая описывает вычисления в терминах состояния программы., и операторов, изменяющих состояние программы. На языках декларативного программирования программа описывает желаемые результаты и не указывает напрямую изменения состояния.
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 имеется N элементов двоичной памяти, цифровая схема может иметь не более 2 различных состояний. Концепция состояния формализована в абстрактной математической модели вычислений, называемой конечным автоматом, которая используется для разработки как последовательных цифровых схем, так и компьютерных программ.
Примером повседневного устройства, которое имеет 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 вычислить новый канал, который желает пользователь, цифровой тюнер в телевизоре должен сохранить в нем номер текущего канала, на котором он находится. 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 номер, который регулирует уровень громкости, воспроизводимый динамиком. Нажатие кнопок «увеличение» или «уменьшение» увеличивает или уменьшает это число, устанавливая новый уровень громкости. Текущий номер канала и текущая громкость являются частью состояния телевизора. Они хранятся в энергонезависимой памяти, которая сохраняет информацию, когда телевизор выключен, поэтому при повторном включении телевизор вернется к предыдущей станции и уровню громкости.
В качестве другого примера, состояние микропроцессора - это содержимое всех элементов памяти в нем: аккумуляторов, регистров хранения, кэши данных и флаги. Когда компьютеры, такие как портативные компьютеры, переходят в режим гибернации для экономии энергии за счет выключения процессора, состояние процессора сохраняется на жестком диске компьютера, поэтому его можно восстановить, когда компьютер выходит из спящего режима, и процессор может выполнять операции с того места, где он остановился.
