電子學/計數器
計數器是一種根據時鐘或其他脈衝輸入生成特定模式二進位制值的裝置。 存在三種簡單的計數器型別：非同步、同步和環形。[[
如果將移位暫存器的輸出反饋到輸入，就會形成環形計數器。 只要應用時鐘脈衝，移位暫存器中包含的資料模式就會迴圈。 例如，在下圖中，資料模式將在每個四個時鐘脈衝後重復。 然而，我們必須載入一個數據模式。 全 0 或全 1 不算。 這種情況下連續的邏輯電平是否有用？
我們提供了一種將資料載入到配置為環形計數器的並行輸入/序列輸出移位暫存器中的方法。 任何隨機模式都可以載入。 最通用的模式是單個 1。
在移位之前，將二進位制 1000 載入到上面的環形計數器中，會產生一個可見的模式。 在我們的 4 級示例中，單個級的數位模式每個四個時鐘脈衝重複一次。 所有四個級的波形看起來都一樣，只是從一個級到下一個級有一個時鐘時間的延遲。 請參見下圖。
上面的電路是一個除 4 計數器。 將時鐘輸入與任何一個輸出進行比較，顯示出 4:1 的頻率比。 一個除 10 環形計數器需要多少個級？ 十個級將在每個十個時鐘脈衝後迴圈 1。
上面展示了初始化環形計數器為 1000 的另一種方法。 移位波形與上面的波形相同，每四個時鐘脈衝重複一次。 初始化的需求是環形計數器相對於傳統計數器的缺點。 至少它必須在加電時初始化，因為沒有辦法預測觸發器會以什麼狀態加電。 從理論上講，初始化應該永遠不需要再次進行。 在實際應用中，觸發器最終可能會受到噪聲的損壞，從而破壞資料模式。 一個像傳統的同步二進位制計數器那樣的“自校正”計數器會更可靠。
上面的二進位制同步計數器只需要兩個級，但需要解碼器門。 環形計數器有更多級，但它本身是解碼的，節省了上面的解碼器門。 環形計數器的另一個缺點是它不是“自啟動”的。 如果我們需要解碼後的輸出，環形計數器看起來很有吸引力，特別是如果大部分邏輯都在單個移位暫存器封裝中。 如果沒有，傳統二進位制計數器在沒有解碼器的情況下更簡單。
從同步二進位制計數器解碼的波形與前面的環形計數器波形相同。 計數器序列為 (QA QB) = (00 01 10 11)。
非同步計數器是最簡單的計數器型別。 它們只不過是依次連線在一起的觸發器，每個觸發器將其輸出頻率除以二。 結果是二進位制計數。 它們被稱為非同步計數器，因為新的計數是“級聯”透過它們的。 非同步計數器的主要缺點是，由於新的計數“級聯”透過觸發器，所有計數位的到達時間都不同。
同步計數器是由觸發器和邏輯閘組成的簡單狀態機。 它們有兩部分，一部分是觸發器組成的暫存器，另一部分是邏輯閘組成的解碼器。 暫存器是一組簡單的觸發器，它們都同時被時鐘觸發。 這樣，它們可以保持計數器的輸出值，直到下一個時鐘週期。 解碼器會對當前的計數進行解碼，併為觸發器生成下一個計數的正確值。 例如，在簡單的向上計數器中，解碼器始終會輸出當前計數加一。 同步計數器的主要優點是，所有輸出位的變化時間相同。