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状态机简写为FSM(Finite State Machine),主要分为2大类:第一类，若输出只和状态有关而与输入无关，则称为Moore状态机;第二类，输出不仅和状态有关而且和输入有关系，则称为Mealy状态机。要特别注意的是，因为Mealy状态机和输入有关，输出会受到输入的干扰，所以可能会产生毛刺(Glitch)现象，使用时应当注意。事实上现在市面上有很多EDA工具可以很方便的将状态图的描述转换成可以综合的VHDL或者Verilog程序代码

就是状态转移图。举个最简单的例子。人有三个状态健康，感冒，康复中。触发的条件有淋雨(t1)，吃药(t2)，打针(t3)，休息(t4)。所以状态机就是健康-(t4)->健康;健康-(t1)->感冒;感冒-(t3)->健康;感冒-(t2)->康复中;康复中-(t4)->健康，等等。就是这样状态在不同的条件下跳转到自己或不同状态的图。

最简单的循环状态机如下图所示：

在FPGA数字系统设计中，状态机的时序要求以及状态机的各种状态选取很重要，这关乎后续系统的时序逻辑问题。

关于状态机的一个极度确切的描述是它是一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。状态机通过响应一系列事件而"运行"。每个事件都在属于"当前" 节点的转移函数的控制范围内，其中函数的范围是节点的一个子集。函数返回"下一个"(也许是同一个)节点。这些节点中至少有一个必须是终态。当到达终态， 状态机停止。

包含一组状态集(states)、一个起始状态(start state)、一组输入符号集(alphabet)、一个映射输入符号和当前状态到下一状态的转换函数(transition function)的计算模型。当输入符号串，模型随即进入起始状态。它要改变到新的状态，依赖于转换函数。在有限状态机中，会有有许多变量，例如，状态 机有很多与动作(actions)转换(Mealy机)或状态(摩尔机)关联的动作，多重起始状态，基于没有输入符号的转换，或者指定符号和状态(非定有 限状态机)的多个转换，指派给接收状态(识别者)的一个或多个状态，等等。

传统应用程序的控制流程基本是顺序的:遵循事先设定的逻辑，从头到尾地执行。很少有事件能改变标准执行流程;而且这些事件主要涉及异常情况。"命令行实用程序"是这种传统应用程序的典型例子。

另一类应用程序由外部发生的事件来驱动–换言之，事件在应用程序之外生成，无法由应用程序或程序员来控制。具体需要执行的代码取决于接收到的事件，或者它 相对于其他事件的抵达时间。所以，控制流程既不能是顺序的，也不能是事先设定好的，因为它要依赖于外部事件。事件驱动的GUI应用程序是这种应用程序的典 型例子，它们由命令和选择(也就是用户造成的事件)来驱动。

Web应用程序由提交的表单和用户请求的网页来驱动，它们也可划归到上述类别。但是，GUI应用程序对于接收到的事件仍有一定程度的控制，因为这些事件要依赖于向用户显示的窗口和控件，而窗口和控件是由程序员控制的。Web应用 程序则不然，因为一旦用户采取不在预料之中的操作(比如使用浏览器的历史记录、手工输入链接以及模拟一次表单提交等等)，就很容易打乱设计好的应用程序逻辑。

显然，必须采取不同的技术来处理这些情况。它能处理任何顺序的事件，并能提供有意义的响应–即使这些事件发生的顺序和预计的不同。有限状态机正是为了满足这方面的要求而设计的。

有限状态机是一种概念性机器，它能采取某种操作来响应一个外部事件。具体采取的操作不仅能取决于接收到的事件，还能取决于各个事件的相对发生顺序。之所以能 做到这一点，是因为机器能跟踪一个内部状态，它会在收到事件后进行更新。为一个事件而响应的行动不仅取决于事件本身，还取决于机器的内部状态。另外，采取 的行动还会决定并更新机器的状态。这样一来，任何逻辑都可建模成一系列事件/状态组合。

状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。"现态"和"条件"是因，"动作"和"次态"是果。详解如下:

①现态:是指当前所处的状态。

②条件:又称为"事件"，当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。

③动作:条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。

④次态:条件满足后要迁往的新状态。"次态"是相对于"现态"而言的，"次态"一旦被激活，就转变成新的"现态"了。