Les compteurs sont des combinaisons d'éléments combinatoires, les portes logiques, et d'éléments séquentiels, les bascules.

Leur fonction est de compter ou de décompter le nombre d'impulsions sur une entrée d'horloge. En sortie, ils affichent sur n bits le résultat binaire du comptage, dans un code dépendant du circuit, en général binaire pur, ou décimal codé binaire. Un compteur est dit modulo N s'il peut dénombrer N valeurs différentes, de 0 à N-1.

Les compteurs asynchrones :
Chaque bascule fonctionne comme un diviseur par deux, les portes logiques lorsqu'elles sont présentes permettant de coder le moment de remise à zéro général du compteur. La sortie de la bascule de poids n-1 sert d'entrée d'horloge pour la bascule suivante de poids n (voir animation).

Le principal mais gros inconvénient des compteurs asynchrones est l'existence d'aléas (spikes ou glitch) dûs aux temps de propagation des horloges d'une bascule à la suivante.

La synthèse d'un compteur asynchrone modulo N est assez simple à réaliser, puisqu'il suffit que la Nième impulsion remette le compteur à zéro.

La performance principale d'un compteur asynchrone est sa vitesse maximale de comptage.

Les compteurs synchrones :
Pour supprimer l'aléa, toutes les bascules sont attaquées par la même horloge. Ainsi le temps de propagation entre le signal d'horloge et la sortie de chaque bascule est identique. Toutes les sorties Qn changent donc d'état en même temps, supprimant donc les aléas (voir animation).
Pour que l'ensemble compte, il faut donc que les entrées J et K des bascules de chaque étage de comptage recoivent des valeurs 0 ou 1 autorisant ou non le basculement en fonction de l'état du compteur. Elles sont donc pilotées par une fonction combinatoire des sorties.

La synthèse d'un compteur synchrone est plus complexe à réaliser que celle d'un compteur asynchrone, puisque cette fois il faut déterminer l'état des entrées J et K de chaque bascule en fonction de toutes les sorties du compteur.