Các mạch logic số được phân làm hai loại chính dựa vào sự phụ thuộc của đầu ra vào đầu vào và trạng thái của mạch là: mạch tổ hợp và mạch tuần tự.
Mạch tổ hợp (combinational circuits)
Được tạo thành bằng cách kết nối các cổng logic cơ bản AND, OR, NOT hoặc các cổng phổ quát NAND, NOR để thực hiện một chức năng nào đó như: adders, subtractors, multiplexer (MUX), decoders,…
Mạch tổ hợp được định nghĩa là mạch logic mà đầu ra chỉ phụ thuộc vào đầu vào hiện tại. Mạch tổ hợp còn gọi là mạch không nhớ, nghĩa là đầu ra không phụ thuộc vào đầu vào trong quá khứ, đầu ra sẽ thay đổi ngay lập tức khi đầu vào thay đổi.
Mạch tuần tự (sequential circuits)
Khác biệt với mạch tổ hợp là chúng sử dụng thêm các phần tử nhớ để lưu lại trạng thái của mạch và hoạt động theo tín hiệu clock để đồng bộ việc chuyển trạng thái của mạch.
Mạch tuần tự được định nghĩa là mạch logic mà đầu ra phụ thuộc cả đầu vào hiện tại và trạng thái trước đó của mạch. Trong mạch tổ hợp sử dụng các phần tử nhớ như: latches, flip-flops, registers, memory units để lưu lại trạng thái của mạch trong quá khứ và sử dụng các trạng thái này để quyết định đầu ra của mạch.
Mạch tuần tự lại được chia làm 2 loại là mạch đồng bộ và mạch không đồng bộ.
- Mạch tuần tự đồng bộ (synchronous sequential circuits) là mạch mà trạng thái của các phần tử nhớ chỉ được thay đổi tại sườn của tín hiệu clock, nên hoạt động của mạch được đồng bộ theo tín hiệu clock.
- Mạch tuần tự không đồng bộ (asynchronous sequential circuits) là mạch mà trạng thái của mạch thay đổi ngay lập tức khi đầu vào thay đổi, phần tử nhớ dùng như phần tử trễ để lưu lại trạng thái và phản hồi cho mạch tổ hợp.
