Greičiausia prieiga prie saugomos atminties kompiuterio apdorojimo bloke (CPU) yra procesoriaus registras. Kompiuterių architektūros projektavimo procesorius registruoja atminties galimybes procesoriaus talpykloje, kad joje būtų galima saugoti kompiuterinių procesų reguliariai pasiekiamas vertes. Procesai gali greitai pasiekti ir vykdyti pagal tas saugomas vertes. Kadangi procesoriaus registrai yra saugomi CPU, jie laikomi aukščiausia atminties hierarchija, o paskirstymą paprastai lemia kintamieji. Apdorojus duomenis, jie atkuriami talpykloje, laisvosios prieigos atmintyje (RAM) arba standžiajame diske.
Kompiuterių procesoriai turi įvairių tipų registrus pagal instrukcijas ar testus, kurie veikia juos arba jų konkretų turinį. Duomenų, adresų ir bendrosios paskirties registruose yra matematinės reikšmės ir adresai atminties saugojimui. Yra sąlyginiai registrai su loginių operacijų komandų tiesos reikšmėmis, pastovūs registrai su tik skaitomomis reikšmėmis, pvz., pi ir nulis, ir specialios paskirties registrai, kuriuose saugomas programos skaitiklis, būsenos registras ir dėklo atminties naudojimo dėklo rodyklės. Valdymo registruose yra instrukcijos iš komandų rinkinio, integruoto į procesoriaus architektūrą; ir yra keletas, kurie gaunami iš RAM ir procesoriaus grandinių, kurios pasiekia atminties buferius, atminties duomenis, atminties tipų diapazonus ir adresus. Kintamieji, nepriskirti procesoriaus registrui, yra saugomi RAM ir įkeliami bei įkeliami skaitymo ir rašymo operacijoms, tačiau jų apdorojimas yra lėtesnis.
Žinodami greičio skirtumą tarp apdorojimo registruose ir RAM, kompiliatorių kompiuterių programų kūrėjai dažniausiai kuria savo programas taip, kad kuo daugiau veiktų procesoriaus registro saugykloje, kad funkcijos veiktų greitai. Tiesioginio laiko kompiliatoriaus programoms registrų paskirstymo technika, žinoma kaip linijinis nuskaitymo paskirstymas, seka registro operacijas ir greitai atlaisvina registro skaičiavimo galią atgal į programą. Registrų paskirstymo būdai bando gauti kuo daugiau programos kintamųjų, priskirtų registrams ir operacijų sraute, kuris maksimaliai padidina mažiausią registrų skaičių, kad būtų galima greitai kompiliuoti.
Kadangi daugelis procesorių registrų yra skirti laikinai saugoti kintamuosius ir instrukcijų rinkinius, visos programos naudojimo operacijos gali būti saugomos, kad būtų galima jas valdyti CPU. Veikdamas centrinis procesorius pirmiausia ieškos procesoriaus talpyklos registrų, kad gautų visų duomenų, kurie bus apdoroti atliekant skaitymo, rašymo ar perkėlimo operacijas, kopiją, o tik tada ieškos RAM ir antrinės saugyklos standžiuosiuose diskuose. 2011 m. dauguma procesorių turi tris atskiras talpyklas. Instrukcijų talpyklos yra susijusios su vykdymo gavimu pagal komandą, panašus vertimo buferis pagreitina virtualių ir fizinių adresų vertimą, o duomenų talpykloje yra daugiapakopė hierarchinė duomenų saugykla, kurią turi valdyti procesoriaus registro komandų rinkinys.