Вузли та пристрої, що містять елементи пам'яті відносяться до класу автоматів з пам'яттю (цифрових автоматів). Наявність елементів пам'яті дозволяє автомату мати деякий внутрішній стан Q. визначається сукупністю станів всіх елементів пам'яті. Залежно від внутрішнього стану автомат з пам'яттю по-різному реагує на один і той же набір вхідних сигналів X. При цьому автомат переходить в новий стан і виробляє набір вихідних сигналів Y / 4 /. Загальну схему автомата з пам'яттю умовно можна представити таким чином (Малюнок 2.8):
Малюнок 2.8 - Загальна схема автомата з пам'яттю
X - сукупність одночасно діючих вхідних сигналів; Y - сукупність вихідних сигналів; Q - сукупність внутрішніх станів.
Переходи автомата з одного стану в інший починаються з деякого вихідного стану Q0. При цьому перехід з поточного стану в нове виконується за правилами, які задаються функцією переходів f. і залежить як від поточного стану Qт. так і від вхідних сигналів в поточний момент часу Xт. Вихідні сигнали в поточний момент часу Yт формуються за правилами, які задаються функцією виходів # 966 ;. і залежить від поточного стану автомата Qт і поточних вхідних сигналів Xт. Вся послідовність вхідних сигналів визначає послідовність станів автомата і його вхідних сигналів. Це пояснює назву «послідовні схеми», що застосовується також і для позначення автоматів з пам'яттю / 4 /.
Структурно автомати з пам'яттю відрізняються від комбінаційних ланцюгів наявністю в їх (автоматів) схемах зворотних зв'язків, внаслідок чого в них проявляються властивості запам'ятовування станів. Згідно / 4 /, в канонічному поданні цифрові автомати поділяють на дві частини: пам'ять і комбінаційну ланцюг. На входи комбінаційної ланцюга подаються вхідні сигнали і сигнали стану автомата, на виході комбінаційної ланцюга виробляються вихідні сигнали і сигнали перекладу автомата в новий стан.
Стан автомата з пам'яттю називається стійким. якщо воно, виникнувши під дією вхідних сигналів, продовжує необмежено довго зберігатися при збереженні або повторенні цих вхідних сигналів.
За видами залежності станів переходу і вихідних сигналів, цифрові автомати ділять на два класи / 4 /:
1) Автомати Мілі - в них нове стан і вихідні сигнали залежать як від поточного стану автомата, так і від поточних вхідних сигналів, що описують формули 2.1 і 2.2.
2) Автомати Мура - в них новий стан залежить від поточного стану і поточних вхідних сигналів, а вихідні сигнали - тільки від поточного стану, що описують формули 2.3 і 2.4.
Автономний автомат з пам'яттю - це цифровий автомат, який не має інформаційних входів і переходить з одного стану в інший під дією тактуючих сигналів за алгоритмом, заданим структурою автомата.
Елементарний автомат з пам'яттю - це цифровий автомат, що володіє наступними властивостями:
1) є автоматом Мура;
2) число станів автомата дорівнює двом;
3) є детермінованим (правило переходів і виходів є однозначними):
4) має повну систему переходів і виходів (функції переходів f і виходів # 966; описані для всіх допустимих станів і вхідних сигналів);
5) структурні канали автомата несуть двійкову інформацію.
Зазвичай елементарний автомат має два виходи: один прямий, інший інверсний, які розглядаються як один структурний канал. Принципи розробки, проектування та реалізації автоматів з пам'яттю описує теорія автоматів. Яскравим прикладом елементарного цифрового автомата є тригер, який більш детально буде розглянуто нижче.