暫存器檔（register file）
暫存器檔是處理器那一小組超快的工作暫存器，聚在一起，好讓一條指令能迅速抓取它所需的那幾個值。想想你就放在桌上的那幾枝鉛筆和幾張便條：數量不多，但隨手可得，這正是你把當前的工作放在那裡、而非放在遠處櫃子裡的原因。暫存器檔就是處理器的那張桌子——通常只有 16 或 32 個暫存器，每個一個字寬，握住指令所作用的運算元和它們所產生的結果。
在機制上，暫存器檔是一個暫存器陣列，加上依號碼讀寫它們的定址邏輯。一個給簡單處理器用的典型暫存器檔有兩個讀埠和一個寫埠：要讀時，你提供兩個暫存器號碼，解碼器選出那兩個暫存器，它們的內容出現在兩個讀輸出上（所以像「add x1, x2」這樣的指令能一次取得兩個來源運算元）；要寫時，你提供一個暫存器號碼、新資料和一個寫致能，在時脈邊緣那一個暫存器被更新。讀是組合的、在週期內立即完成，而寫是同步的、在時脈邊緣發生——這個區分對管線化很重要。
它為何重要：暫存器檔坐落在記憶體階層的最頂端，比任何快取都快，它是資料路徑每一個週期都從中讀運算元、往其中寫結果的工作空間。它是從這些邏輯基本元件通往真實處理器的橋樑：把一個暫存器檔（儲存）、一個算術邏輯單元（運算）和多工器（操縱）組合起來，用一個控制有限狀態機驅動它們，你就有了一條資料路徑的骨架。誠實的提醒是：它之所以保持快，正因為它小——把它做大很多會讓它變慢，這也是指令集只對外提供幾十個架構暫存器的原因之一。
要執行「add x5, x6, x7」（算 x6 + x7、存入 x5），暫存器檔的讀埠為 x6 和 x7 在同一週期送出兩個運算元；算術邏輯單元把它們相加；而在時脈邊緣，寫埠以 x5 為寫位址、寫致能拉起，把和存入 x5。兩讀一寫，全在一個幾十項的檔上完成。
兩讀一寫、都在一個週期內：暫存器檔就是處理器在上面運算的那張桌子。
暫存器檔握住程式所指名的架構暫存器，但它不是主記憶體、也不是快取。它小得多、快得多，以一個極小的暫存器號碼、而非完整的記憶體位址來定址，而它僅僅幾十項的容量，正是編譯器費盡心思把熱門的值留在暫存器裡的原因。