Η μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων είναι μία συλλογή από καταστάσεις με μία αρχική κατάσταση και μια συνάρτηση μετάβασης η οποία καθορίζει τη μετάβαση από τη μία κατάσταση στην άλλη. Οι μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων χρησιμοποιούνται για να εκφράσουν διαδικασίες απόφασης και χρησιμοποιούνται στην υλοποίηση της μονάδας ελέγχου για να απλοποιήσουν την υλοποίηση.
    Η μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων είναι χρήσιμη στην σχεδίαση της διόδου δεδομένων επειδή έχουν μικρό αριθμό καταστάσεων. Εάν ο αριθμός των καταστάσεων είναι μεγάλος, τότε η γραφική αναπαράσταση της μηχανής πεπερασμένων καταστάσεων δεν είναι η κατάλληλη μέθοδος για την υλοποίηση της διόδου δεδομένων. Σε τέτοιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται άλλες τεχνικές.
    Η μηχανή πεπερασμένων καταστάσεων αποτελείται από καταστάσεις και βέλη που δείχνουν την κατεύθυνση στη μετάβαση των καταστάσεων. Οι κατευθύνσεις καθορίζονται από τη συνάρτηση της επόμενης κατάστασης (next-state function), η οποία εξαρτάται από την παρούσα κατάσταση και τις εισόδους της καινούριας κατάστασης. Κάθε κατάσταση καθορίζει επίσης ένα σύνολο εξόδων που είναι ενεργές όταν η μηχανή βρίσκεται σε αυτή την κατάσταση.