लॉजिक क्रियाओं को कम करने के लिए इंजीनियर कई तरीकों को अपनाते हैं, ताकि सर्किट की जटिलता को कम किया जा सके। जब जटिलता कम होती है तब सर्किट में त्रुटियां और इलेक्ट्रॉनिक्स भी कम होती हैं और इसलिए ये कम महंगे होते हैं।

एक CAD प्रणाली के भीतर एस्प्रेसो हिउरिस्टिक लॉजिक मिनिमाईज़र की तरह एक न्यूनतम एल्गोरिथ्म सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया सरलीकरण है हालांकि ऐतिहासिक रूप से द्विआधारी निर्णय रेखाचित्र एक स्वचालित Quine-McCluskey एल्गोरिथ्म, ट्रूथ टेबल, करनॉग मानचित्र और बूलियन बीजगणित का प्रयोग किया गया है।

इंजीनियर के डिजिटल सर्किट के डिजाइन के लिए प्रतिनिधित्व महत्वपूर्ण हैं। कुछ विश्लेषण विधियां केवल विशेष प्रतिनिधित्व के साथ काम करती हैं।

लॉजिक गेटों के समकक्ष सेट के साथ डिजिटल सर्किट का प्रतिनिधित्व शास्त्रीय तरीका है। प्रायः कम से कम इलेक्ट्रॉनिक के साथ इलेक्ट्रॉनिक स्विचों के समकक्ष प्रणाली का निर्माण एक दूसरा तरीका है (आम तौर पर ट्रांजिस्टर करता है)। सिर्फ एक ट्रूथ टेबल से युक्त स्मृति आसान तरीकों में से एक होता है। मेमोरी के पते पर इनपुट डाले जाते हैं और मेमोरी के डाटा आऊट्पुट, आऊट्पुट बन जाते हैं।

स्वचालित विश्लेषण के लिए इन प्रतिवेदनों के पास डिजिटल फ़ाइल स्वरूप होते हैं जिसे कंप्यूटर प्रोग्राम द्वारा प्रोसेस किया जा सकता है। अधिकांश डिजिटल इंजीनियर अनुकूल फ़ाइल स्वरूप के साथ कंप्यूटर प्रोग्राम ("उपकरण") के चयन में सावधानी बरतते हैं।

प्रतिवेदन के लिए इंजीनियर डिजिटल सिस्टम के प्रकारों पर विचार करते हैं। अधिकांश डिजिटल सिस्टम "संयोजन सिस्टम" और "अनुक्रमिक सिस्टम" में विभाजित हो जाते हैं। संयोजन प्रणाली में हमेशा जो इनपुट दिया जाता है वही आउटपुट वह देता है। यह मूल रूप से लॉजिक प्रक्रिया के सेट का प्रतिनिधित्व करता है और जिसकी चर्चा पहले ही की जा चुकी है।

अनुक्रमिक प्रणाली इनपुट के रूप में डाले गए आउटपुट के साथ एक संयोजन प्रणाली है। इससे डिजिटल मशीन ऑपेरशन का क्रम से संचालन करता है। सबसे सरल अनुक्रमिक प्रणाली शायद एक फ्लिप फ्लॉप है, एक यंत्रावली जो कि एक बाइनरी अंक या "बिट" का प्रतिनिधित्व करता है।

अनुक्रमिक प्रणाली को अक्सर स्टेट मशीन के रूप में डिजाइन किया जाता है। इस तरीके से इंजीनियर एक सिस्टम के सकल व्यवहार को डिजाइन कर सकते हैं और यहां तक कि लॉजिक प्रक्रियायों के विवरण पर विचार किए बिना सतत अनुकरण में भी इसका परीक्षण कर सकते हैं, बिना तर्क कार्यों के सभी विवरण पर विचार किए।

अनुक्रमिक सिस्टम इसके अतिरिक्त दो उपश्रेणियों में विभाजित होता है। जब एक "क्लॉक" सिग्नल स्टेट को परिवर्तित करता है तब "तुल्यकालिक" अनुक्रमिक प्रणाली एक ही बार में स्टेट को बदल देता है। जब भी इनपुट बदलते हैं "अतुल्यकालिक" अनुक्रमिक प्रणाली परिवर्तन को प्रसारित करता है। तुल्यकालिक अनुक्रमिक सिस्टम अतुल्यकालिक सर्किट की विशेषता से बना होता है जैसे फ्लिप फ्लॉप, जो क्लॉक जब परिवर्तन करता है तभी ये परिवर्तन करता है और जिसमें टाइमिंग मार्जिन को ध्यान से डिजाइन किया जाता है।

हमेशा की तरह एक तुल्यकालिक अनुक्रमिक स्टेट मशीन को एक संयोजन लॉजिक में विभाजित करके लागू करने का व्यावहारिक तरीका होता है और फ्लिप फ्लॉप के सेट को "स्टेट रजिस्टर" कहा जाता है। हर बार एक घड़ी टिक टिक की सिग्नल देती है और स्टेट रजिस्टर संयोजन लॉजिक के पिछले स्टेट से उत्पन्न प्रतिक्रिया पर कब्जा कर लेती है और स्टेट मशीन के संयोजन भाग में अपरिवर्तिनीय इनपुट के रूप में फिर से इसे डाल देती है। संयोजन लॉजिक में समय के खपत वाले अधिकांश लॉजिक आकलन द्वारा घड़ी की सबसे तेज दर सेट होती है।

स्टेट रजिस्टर सिर्फ एक द्विआधारी संख्या का प्रतिनिधित्व करती है। अगर स्टेट मशीन में स्टेट बहुत ज्यादा हैं (आसानी से क्रमबद्ध) तो लॉजिक प्रक्रिया कुछ संयोजन लॉजिक होते हैं जो कई संख्या में स्टेट का उत्पादन करती हैं।

इसकी तुलना में अतुल्यकालिक सिस्टम का डिजाइन बहुत कठिन होता है क्योंकि सभी संभव समय में भी संभावित स्टेट का विचार किया जाना चाहिए। न्यूनतम और अधिकतम समय के टेबल के निर्माण के सबसे सामान्य विधि के अनुसार इसमें सारे स्टेट विद्यमान हो और वैसे स्टेट के मिनीमाइज के लिए सर्किट को समायोजित किया जाता है और जो इसके सभी हिस्सों के सुसंगत स्टेट में समय-समय पर जाने के लिए सर्किट को बाध्य करे. (इसे "सेल्फ-रीसिंक्रोनाइज़ेशन" कहा जाता है।) ऐसे सावधान डिजाइन के बिना संयोगवश अतुल्यकालिक लॉजिक का उत्पादन करना आसान है जो "अस्थिर" है और वास्तविक इलेक्ट्रॉनिक्स है जिसमें अप्रत्याशित परिणाम होते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मूल्यों में छोटे बदलावों की वजह से संचित विलम्ब होता है। कुछ सर्किट (जैसे सिंक्रोनाइज़र-फ्लिप फ्लॉप, स्विच डेबाउंसर और जो बाहरी अनसिंक्रोनाइज़ड को अतुल्यकालिक लॉजिक सर्किट में प्रवेश करने की अनुमति देता है) सहज रूप से अपने डिजाइन में अंतर्निहित अतुल्यकालिक रहे हैं और इस तरह ही विश्लेषण किया जाना चाहिए।

2005 के रूप में लगभग सभी डिजिटल मशीनें तुल्यकालिक डिजाइन होते हैं क्योंकि तुल्यकालिक डिजाइन को बनाना और सत्यापित करना बहुत आसान है-वर्तमान में डिजिटल मशीनों की नक़ल करने वाले सॉफ्टवेर, अतुल्यकालिक डिजाइन को नहीं संभालते. 
तथापि, अतुल्यकालिक तर्क को बेहतर समझा जाता है, यदि उससे काम निकाला जा सके तो, क्योंकि उसकी गति घड़ी द्वारा मनमाने ढंग से गति सीमित नहीं है, बजाय, यह उन लॉजिक गेटों द्वारा अनुमत गति पर सामान्य रूप से चलती है, जिनसे इनका निर्माण किया गया है। तेज़ भागों के उपयोग द्वारा एक अतुल्यकालिक सर्किट निर्माण, अप्रत्यक्ष रूप से सर्किट को तेज़ी से "दौड़ाती" है।

आम तौर पर, कई डिजिटल सिस्टम, डाटा प्रवाह मशीनें हैं। अक्सर इन्हें तुल्यकालिक रजिस्टर हस्तांतरण लॉजिक का उपयोग कर डिजाइन किया जाता है और इसमें VHDL या वेरिलोग हार्डवेयर वर्णन भाषाओं के रूप में प्रयोग किया गया है।

रजिस्टर हस्तांतरण लॉजिक में द्विआधारी संख्या फ्लिप फ्लॉप के समूहों में संग्रहीत हैं जिसे रजिस्टर कहा जाता था। प्रत्येक रजिस्टर का आउटपुट तारों का बंडल है जिसे एक "बस" कहा जाता है जो अन्य आकलन के लिए उस नम्बर को पास रखता है। यह आकलन केवल संयोजन लॉजिक का एक भाग है। प्रत्येक आकलन के पास एक बस आउटपुट होता है और ये कई इनपुट रजिस्टरों से जुड़ा हो सकता है। कभी-कभी एक रजिस्टर के पास इनके इनपुट पर बहुसंकेतक होता है जिससे यह कई बसों में से किसी एक से नम्बर को स्टोर कर सकता है। वैकल्पिक रूप से कई चीजों के आउटपुट को बफर्स के माध्यम से जोड़ा जा सकता है जो एक को छोड़कर सभी उपकरणों के आउटपुट को बंद कर सकता है। इनपुट से प्रत्येक रजिस्टर के नये डाटा को स्वीकार करने पर अनुक्रमिक स्टेट मशीन नियंत्रण करता है।

1980 के दशक में कुछ शोधकर्ताओं ने पाया कि लगभग सभी तुल्यकालिक रजिस्टर-ट्रांसफर मशीनों को फर्स्ट-इन-फर्स्ट-आउट तुल्यकालन लॉजिक का उपयोग करके अतुल्यकालिक डिजाइनों में परिवर्तित किया जा सकता था। इस योजना में डिजिटल मशीन, एक डाटा प्रवाह के एक सेट के रूप में पहचानी जाती है। प्रवाह के हर कदम में, एक अतुल्यकालिक "तुल्यकालन सर्किट" निर्धारित करता है जब उस स्टेप का आउटपुट ठोस और एक प्रस्तुत संकेत देता है कि उन स्टेजों को "डेटा को पकड़ो" जिसमें उन स्टेजों के इनपुट में प्रयोग हुआ है। इसके लिए कुछ अपेक्षाकृत सरल तुल्यकालन सर्किट की आवश्यकता है।

सबसे सामान्य-उद्देश्य ट्रांसफर-लॉजिक मशीन एक कंप्यूटर है। यह मूलतः एक बाइनरी अबेकस है। आम तौर पर कंप्यूटर की नियंत्रण इकाई का डिजाइन एक माइक्रो प्रोग्राम के रूप में किया गया है जिसे एक माइक्रोसीक्वेंसर द्वारा चलाया जाता है। यह माइक्रो प्रोग्राम एक प्लेयर-पियानो रोल की तरह होती है। हर तालिका प्रविष्टि या सूक्ष्म प्रोग्राम के "शब्द" स्टेट के हर बिट को कमांड देती है जो कि कंप्यूटर पर नियंत्रण करती है। अनुक्रमक फिर उसे गिनती करता है और मेमोरी या संयोजन लॉजिक मशीन में यह गिनती सम्बोधित करता है जिसमें माइक्रो प्रोग्राम समाहित होता है। माइक्रोप्रोग्राम से बिट्स अंकगणितीय लॉजिक इकाई, मेमोरी और कंप्यूटर के अन्य भागों और स्वयं माइक्रोसिक्योंसर पर नियंत्रण करता है।

इस तरह कंप्यूटर के नियंत्रण की डिजाइनिंग के जटिल कार्य को अपेक्षाकृत काफी सरल लॉजिक मशीनों के संग्रह के सरल कार्यों में परिवर्तित कर दिया गया।

कंप्यूटर आर्किटेक्चर एक विशेष इंजीनियरिंग गतिविधि है जो रजिस्टर, आकलन लॉजिक, बसों और कम्प्यूटर के अन्य भागों को कुछ प्रयोजन के लिए सबसे अच्छे तरीकों से श्रेणीबद्ध करने की कोशिश करता है। कंप्यूटर वास्तुकार ने लागत कम करने और गति को तीव्र करने और कम्प्यूटर प्रोग्रामिंग त्रुटियों की प्रतिरक्षा के लिए कंप्यूटर के डिजाइन में वृहद मात्रा में सुप्रयोग को लगाया है। और तेजी से बैटरी पावर्ड कम्प्यूटर प्रणाली में बिजली को कम करना इसका साधारण उद्देश्य है। कई कंप्यूटर आर्कीटेक माइक्रोप्रोग्रामर्स के रूप में विस्तृत प्रशिक्षुता की सेवा दे रहे हैं।

"विशिष्ट कंप्यूटर" आम तौर पर एक विशेष उद्देश्य के सूक्ष्म प्रोग्राम के साथ एक पारंपरिक कंप्यूटर हैं।

डिजिटल प्रणाली की संरचना
डिजिटल सर्किट में एनालॉग मुद्दे
परीक्षण योग्यता के लिए डिज़ाइन
लाभ